分布式脈沖監測系統

　FPGA脈沖調理板卡設計如圖4所示。

　　FPGA脈沖采集板卡實(shí)時(shí)采樣信號調理板卡輸出的脈沖信號，然后使用RS485串口向上位機(測控顯示計算機)發(fā)送脈沖信號數據，板卡中使用FLASH模塊存儲測試數據，當設備意外斷電后，數據不會(huì )消失，具有存儲記憶功能。FLASH中實(shí)時(shí)存儲脈沖時(shí)間、脈沖種類(lèi)、脈沖次數、標識符等數據。板卡可接收上位機軟件發(fā)送的“開(kāi)始測試”、“停止測試”、“數據上傳”、“復位”以及其他一些參數設備指令。當收到開(kāi)始測試指令時(shí)，板卡開(kāi)始計時(shí)，并對各個(gè)信號到達時(shí)間進(jìn)行標記。當接收到復位指令時(shí)，板卡復位RST信號，經(jīng)J1傳送至CPCI背板，在傳至各個(gè)脈沖調理板卡，清除RS觸發(fā)器，使RS觸發(fā)器輸出0。當接收到數據上傳指令，板卡通過(guò)RS485串口通訊向上位機發(fā)送脈沖信號數據。當收到停止測試時(shí)，板卡結束計時(shí)，清除所有臨時(shí)緩存的測試數據。

　　1.2 監測系統軟件設計

　　軟件采用動(dòng)態(tài)加載模塊化的方式設計。試驗現場(chǎng)安置1臺用于連接監測系統嵌入式測試設備的PC機，軟件實(shí)現對各臺測試設備的數據采集和數據回放。數據采集軟件組成框圖如圖5所示。

　　采集軟件為每臺嵌入式采集設備分配一個(gè)副本模塊，該模塊由數據采集線(xiàn)程、錯誤處理線(xiàn)程和數據存儲線(xiàn)程組成。

　　錯誤處理線(xiàn)程實(shí)時(shí)監測各個(gè)線(xiàn)程運行過(guò)程中出現的各類(lèi)錯誤，使用狀態(tài)機技術(shù)把錯誤處理過(guò)程分為錯誤捕捉、錯誤存儲、錯誤恢復和錯誤查詢(xún)[3]。其中錯誤恢復狀態(tài)下，把狀態(tài)分為警告、一般、嚴重、緊急等多種級別來(lái)恢復應用程序到不同的等級下運行^[4]。

　　數據采集設計流程框圖如圖6所示。

　　主程序運行后，軟件同步各級測試設備的起始計時(shí)，然后軟件開(kāi)始接收各級測試數據，解析測試數據，在界面用表格方式顯示測試數據。若用戶(hù)點(diǎn)擊停止按鈕，軟件等待初始化完成后再停止測試，關(guān)閉程序，釋放內存。若用戶(hù)點(diǎn)擊燈顯示按鈕，界面進(jìn)入模擬顯示面板，用戶(hù)通過(guò)各級選擇按鈕，顯示各級顯示情況，此時(shí)，程序同時(shí)也接收、解析各臺嵌入式測試設備上傳的測試數據。

　　數據存儲軟件設計流程框圖如圖7所示。

　　主程序初始化后，自動(dòng)建立以時(shí)間命名的數據表文件，然后等待用戶(hù)操作，接收數據采集模塊實(shí)時(shí)傳輸數據，存取數據到文件指定的位置中。當用戶(hù)點(diǎn)擊停止按鈕，便保存數據，調用文件關(guān)閉控件，釋放內存。

2 監測系統實(shí)現

　　2.1 監測系統軟件界面

　　軟件右側頂端可以進(jìn)行狀態(tài)選擇，針對不同型號狀態(tài)的火工品，事先配置好各個(gè)節點(diǎn)的定義，即每臺火工品等效器72路監測點(diǎn)可配置相應的節點(diǎn)定義，與前面板LED燈的定義一致。

　　當點(diǎn)擊開(kāi)始運行按鈕后，終端機向3臺等效器發(fā)送“01開(kāi)始監測”命令，3臺等效器收到命令后使能脈沖采樣，返回響應數據，界面上3個(gè)指示燈亮起，表示開(kāi)始監測。

　　每臺等效器有測試時(shí)間和運行時(shí)間，測試時(shí)間是預先設置的，不同型號狀態(tài)的測試時(shí)間不同，最長(cháng)可設置72小時(shí)。運行時(shí)間即開(kāi)始采樣后的實(shí)際運行時(shí)間，當運行時(shí)間等于測試時(shí)間，表示一次正常測試完成，系統自動(dòng)停止監測。軟件虛擬燈顯示界面如圖9所示。

　　2.2 數據回放界面

　　界面左側列表為以往實(shí)驗數據保存的文件格式，選中相應數據文件讀取，實(shí)驗數據會(huì )以真實(shí)實(shí)驗情況回放數據，以表格形式顯示在右側數據表中，脈沖間隔、脈沖次數都會(huì )以實(shí)際的間隔顯示，即一次實(shí)驗若是持續1小時(shí)，數據回放完所有內容的時(shí)間也是1小時(shí)，為了便于快速查詢(xún)數據，界面底部設置了回放速度調試旋鈕，最快可以10倍速回放一次實(shí)驗數據。

3 結論

　　系統采用485通訊分布式部署嵌入式脈沖監測系統，滿(mǎn)足系統分布式測試需求，各臺嵌入式采集設備基于CPCI總線(xiàn)設計的分布式脈沖采集設備，實(shí)現了對脈沖信號的寬度、上升沿到達時(shí)間、下降沿到達時(shí)間、脈沖次數等數據的實(shí)時(shí)監測和脈沖數據冗余備份。系統運行穩定、安全且可靠，為火箭試驗測試和事后數據分析、數據追溯提供依據和保障。

參考文獻：

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　　[2]楊高科.LabVIEW虛擬儀器項目開(kāi)發(fā)與管理[M].北京：機械工業(yè)出版社,2012.

　　[3]楊樂(lè )平,李海濤,趙勇,等.LabVIEW高級程序設計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.

　　[4]劉君華.基于LabVIEW的虛擬儀器設計[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.

本文來(lái)源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第10期第69頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。