基于A(yíng)T89S52的機載電氣盒測試儀的設計

　　1 引言

　　飛機起飛前通常由地面電源向飛機機載設備供電，起飛后則由飛機發(fā)動(dòng)機帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電為機載設備供電。供電電網(wǎng)的質(zhì)量直接關(guān)系到機載設備壽命及飛行安全，而機載電氣盒主要實(shí)時(shí)監控飛機發(fā)電機網(wǎng)絡(luò )或地面電源網(wǎng)絡(luò )的電壓、頻率、差動(dòng)電流、相序等參數。無(wú)論是飛機起飛前的地面電源還是起飛后的發(fā)電機電網(wǎng)，一旦出現過(guò)壓、過(guò)過(guò)壓、欠壓、欠頻、欠欠頻、超頻、超超頻、逆序和差動(dòng)故障時(shí)，必須在延遲時(shí)間內自動(dòng)斷開(kāi)發(fā)電機或地面電源，采用后備電源向飛機供電，從而有效保護機載設備和飛行安全。本文提出一種采用AT89S52單片機設計的機載電氣盒測試儀，該測試儀可測試機載電氣盒的保護功能，測量延遲保護時(shí)間。

　　2 系統組成與工作原理

　　該機載電氣盒測試儀硬件設計是由AT89S52單片機、顯示模塊、系統復位模塊、時(shí)鐘振蕩模塊、電源模塊、計時(shí)模塊、測試選擇模塊和接口電路組成(圖1)，其程控電源的電壓、頻率、相位、相序均可調，模擬地面電源或發(fā)電機電網(wǎng)的電源故障。該系統的工作原理：當供電電網(wǎng)出現故障，接口電路發(fā)出一個(gè)控制信號將出現故障的電源引入電氣盒，同時(shí)接口電路給單片機一個(gè)信號，當單片機收到該信號后，控制計時(shí)模塊開(kāi)始計時(shí)，顯示模塊顯示過(guò)壓、過(guò)過(guò)壓、欠壓、欠頻、欠欠頻、超頻、超超頻、逆序和差動(dòng)等故障的具體故障項;經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電氣盒發(fā)出一個(gè)控制信號，切斷電網(wǎng)向機載設備的供電，同時(shí)該控制信號進(jìn)入接口電路，接口電路控制計時(shí)器停止計時(shí);讀取計時(shí)模塊時(shí)間，判斷該時(shí)間是否在系統允許范圍內，若不在允許范圍內或機載電氣盒未發(fā)出計時(shí)停止信號(切斷電網(wǎng)向機載設備供電的控制信號)，則不能實(shí)現電氣盒的該項故障監控及保護功能，說(shuō)明電氣盒出現故障。

　　3.1 AT89S52單片機

　　AT89S52單片機是一款低功耗，高性能CMOS 8位微控制器，片內有8 KB系統可編程flash的閃速存儲器，256字節內部RAM，32條I/O端口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)(WDT)，2個(gè)數據指針，3個(gè)16位定時(shí)，計數器，一個(gè) 6向量2級中斷結構，一個(gè)全雙工串行通信口，片內晶體振蕩器及時(shí)鐘電路。AT89S52強大的功能可滿(mǎn)足該測試儀的設計要求。

　　3.2 系統復位、時(shí)鐘振蕩模塊

　　系統復位模塊由S1、R1、R2和C3組成，其中S1為復位按鈕，C3為電解電容，R1、R2為精密電阻;而時(shí)鐘振蕩模塊由晶振Y1、C1和C2組成。

　　3.3 顯示模塊

　　圖2中9個(gè)LED發(fā)光二極管用于顯示電氣盒正在測試具體故障。74LS154為4-16譯碼器，選通引腳G1、G2接地，A，B，C，D依次接單片機P1.0，P1.1，P1.2和P1. 3，通過(guò)向AT89S52的P1口寫(xiě)相應的數據決定譯碼器選通的具體通道，譯碼器的輸出經(jīng)2片TTL7404非門(mén)反向后驅動(dòng)三極管，點(diǎn)亮相應的LED。當向P1口的低4位依次寫(xiě)入0～8時(shí)，譯碼器輸出經(jīng)非門(mén)反向后驅動(dòng)三極管，分別點(diǎn)亮欠壓指示燈、過(guò)壓指示燈、過(guò)過(guò)壓指示燈、欠頻指示燈、欠欠頻指示燈、超頻指示燈、超超頻指示燈、逆序指示燈和差動(dòng)指示燈。當P1口輸入均為高電平時(shí)，所有指示燈都熄滅。

　　3.4 計時(shí)模塊

　　計時(shí)模塊是由計時(shí)控制電路和計時(shí)器組成。其中，計時(shí)控制電路由2個(gè)NPN三極管和限流電阻組成;計時(shí)器是一個(gè)6位顯示的計時(shí)器，計時(shí)可精確到毫秒級，引腳2為計時(shí)器的計時(shí)控制端，當該引腳是低電平時(shí)，計時(shí)器開(kāi)始計時(shí);當為高電平時(shí)，計時(shí)器停止計時(shí)。因此，電網(wǎng)出現故障時(shí)，接口電路向AT89S52發(fā)出控制信號，單片機將P0.3口置為低電平，計時(shí)器開(kāi)始計時(shí)。當AT89S52收到由電氣盒發(fā)出并經(jīng)接口電路轉換的計時(shí)停止信號時(shí)，單片機將P0.3口置為高電平，計時(shí)器停止計時(shí)。這時(shí)可根據計時(shí)器讀數判斷延遲保護時(shí)間是否在允許范圍內。按鈕開(kāi)關(guān)S2為計時(shí)器的清零按鈕，按下S2計時(shí)器清零。

　　3.5 測試選擇模塊

　　當開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi)時(shí)，三極管截止，單片機P0.0口為高電平，表明電氣盒對發(fā)電機電網(wǎng)參數的監控與保護功能進(jìn)行測試;當開(kāi)關(guān)K1閉合時(shí)，三極管導通，單片機P00口的電平為低電平，表明電氣盒對地面電源參數的監控與保護功能進(jìn)行測試。因為單片機復位時(shí)。所有的I/O口為高電平，所以當K1處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，單片機復位即進(jìn)入電氣盒對發(fā)電機電網(wǎng)參數的監控與保護功能的測試狀態(tài)。