某型平臺羅經(jīng)訓練模擬器的設計

平臺羅經(jīng)擔負著(zhù)為艦艇上導彈、作戰指揮等系統提供航向、姿態(tài)及位置等信息的重要任務(wù)，一旦失效，將直接影響艦艇航行安全及其戰斗效能的發(fā)揮。平臺羅經(jīng)結構復雜，且涉及多學(xué)科知識，維護使用人員只有經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓才能勝任故障定位、排除以及裝備等日常維護工作。由于受經(jīng)費、生產(chǎn)能力等客觀(guān)條件制約，以及訓練內容、形式有限，實(shí)裝訓練不能完全滿(mǎn)足訓練需求。
為了提高使用人員的操作技能和維護保養水平，本文設計了平臺羅經(jīng)訓練模擬器，研制成本僅約為實(shí)裝的十分之一，而且可以設定多種工作方式和工作環(huán)境，提高了訓練效果，具有顯著(zhù)的軍事意義和經(jīng)濟價(jià)值。

1 系統組成及功能
平臺羅經(jīng)維修訓練模擬器以“硬模擬與軟模擬結合，硬模擬為主”為基本原則，設計一個(gè)操作實(shí)踐平臺即學(xué)員操作臺和一個(gè)控制與演示平臺即教員控制臺。
其中學(xué)員操作臺利用“硬模擬”的直觀(guān)性，為受訓人員發(fā)現、分析、排除故障提供一種動(dòng)手上機實(shí)踐的環(huán)境。學(xué)員操作臺以1：1比例模擬平臺羅經(jīng)系統電子機柜，其外觀(guān)及維修操作控制與實(shí)裝完全一致，具有模擬實(shí)裝操作的功能。由單片機、CH452L、8255A組成的硬件電路完成其功能。
教員控制臺接收來(lái)自學(xué)員操作臺的操作信息，具有設置、記錄、提示、報警等功能。此外，教員控制臺利用“軟模擬”的適應性，充分運用現代信息技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現實(shí)技術(shù)，有效地節省模擬器的研制成本，在提高通用性的同時(shí)拓展其模擬功能。該系統以VB6．0和SQL 2000為軟件設計平臺，采用面向對象設計思想和數據庫編程技術(shù)設計。

2 硬件設計
2．1 電路總體結構
為正確模擬平臺羅經(jīng)系統操作控制面板，設計了基于單片機的控制與顯示電路。該電路接收來(lái)自控制計算機的控制字與數據，顯示相應的信息，并采集按鍵狀態(tài)，反饋至計算機。其總體結構如圖1所示。

該電路實(shí)現的功能：
1)通過(guò)MAX232，實(shí)現單片機與計算機之間的串口通信，傳遞控制命令與數據；
2)基于CH452L可驅動(dòng)8個(gè)數碼管或64個(gè)發(fā)光二極管的功能，采用3片CH452L并聯(lián)，實(shí)現1片單片機驅動(dòng)18個(gè)數碼管與54個(gè)發(fā)光二極管，顯示來(lái)自計算機的相應數據；
3)通過(guò)光耦隔離芯片TLP521-1，控制蜂鳴器的工作狀態(tài)；蜂鳴器采用12 V直流電源供電，單片機控制電路為5 V直流電源供電；
4)通過(guò)8255A采集模擬器按鍵開(kāi)關(guān)狀態(tài)，傳遞至計算機。
2．2 電路模塊化設計
系統采用模塊化設計方法，主要由通信模塊、數碼管(指示燈)顯示模塊組成。
2．2．1 通信模塊設計
本文中89C51單片機與PC機通過(guò)串口進(jìn)行通信。89C51單片機內部有一個(gè)可編程全雙工串行通信接口(BXD、PAD)，具有UART的全部功能。該接口電路能同時(shí)進(jìn)行數據的發(fā)送和接收，一般情況下只要通過(guò)TXD、RXD和GND 3條線(xiàn)連接就可以實(shí)現與PC機的串行通信。由于PC機的串行口是RS-232標準接口，其電平采用的是EIA電平，而單片機要求的是TTL電平，為了實(shí)現單片機與PC機之間能可靠地進(jìn)行串行通信，還需要將單片機的串行接口的電平轉換成RS-232電平標準。本設計選用MAXIM公司生產(chǎn)的專(zhuān)用芯片MAX232進(jìn)行電平轉換，MAX232芯片具有集成度高，內置了電壓倍增電路及負電源電路，單+5 V電源工作，只需外接5個(gè)容量為0. 1～1μF的小電容，即可完成兩路RS-232與TTL之間電平轉換，其連接圖如圖2所示。