基于C語(yǔ)言的導(dǎo)航控制盒設(shè)計(jì)

摘要：目前在導(dǎo)航接收系統(tǒng)中，通常需要控制盒來(lái)完成對(duì)機(jī)載設(shè)備的加電、工作頻率或波道的轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)音量、顯示亮度等功能的操作與控制。文中介紹某導(dǎo)航控制盒的應(yīng)用范圍、工作原理及電路實(shí)現(xiàn)，主要從頻率控制、關(guān)鍵器件HCMS2924點(diǎn)陣模塊的使用方法等方面進(jìn)行了詳細(xì)的論述。
關(guān)鍵詞：BCD碼；頻率控制；ARINC 429總線；看門(mén)狗；E2PROM；LED點(diǎn)陣顯示

導(dǎo)航就是引導(dǎo)一個(gè)運(yùn)動(dòng)體從一點(diǎn)到達(dá)另一點(diǎn)的全過(guò)程。飛機(jī)導(dǎo)航的目的在于保證其從開(kāi)始起飛到著陸全過(guò)程安全、有效、經(jīng)濟(jì)的飛行。導(dǎo)航控制盒是機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備的操作控制機(jī)構(gòu)。本項(xiàng)目是基于ARINC 429總線數(shù)據(jù)格式的導(dǎo)航接收機(jī)的控制機(jī)構(gòu)，ARINC429串行總線具有傳輸速率高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，符合航空數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)的要求。
該系統(tǒng)將導(dǎo)航接收機(jī)的所需的頻率以ARINC 429總線數(shù)據(jù)格式輸出，其中信號(hào)格式為BCD編碼格式，頻率范圍是108．00～117．95 MHz，頻率間隔50 kHz，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的加電控制、可手動(dòng)控制頻率或工作波道的轉(zhuǎn)換、可完成系統(tǒng)音量調(diào)節(jié)、顯示亮度的調(diào)節(jié)并顯示當(dāng)前頻率，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分系統(tǒng)間控制盒的轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)交換功能。

1 實(shí)現(xiàn)過(guò)程
1．1 控制盒的電路實(shí)現(xiàn)
控制盒通過(guò)“按鈕”對(duì)頻率進(jìn)行選擇，單片機(jī)在主程序中對(duì)按鈕的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行掃描，根據(jù)掃描到的情況實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的頻率控制。在控制盒中應(yīng)用了一個(gè)可編程看門(mén)狗E2PROM，防止萬(wàn)一因強(qiáng)烈干擾而使CPU程序運(yùn)行出錯(cuò)時(shí)，它能在可編程的超時(shí)周期(200 ms)內(nèi)使CPU復(fù)位，回到正常的程序狀態(tài)。單片機(jī)還可以讀取存貯于看門(mén)狗電路的頻率，使控制盒能記憶上次關(guān)機(jī)的工作狀態(tài)。顯示窗口的亮度可以調(diào)節(jié)。頻率顯示采用了5×7點(diǎn)陣模塊來(lái)顯示。單片機(jī)將頻率代碼轉(zhuǎn)換成BCD碼格式，通過(guò)ARINC429數(shù)據(jù)的格式，送到導(dǎo)航接收機(jī)。
原理框圖如圖1。

1．2 信號(hào)BCD碼在ARINC 429中的位置及格式

在發(fā)送ARINC 429數(shù)據(jù)時(shí)，首先把頻率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成BCD碼的格式，再進(jìn)行相應(yīng)的判斷和計(jì)算后保存到發(fā)送ARINC 429數(shù)據(jù)的數(shù)組里，最后循環(huán)發(fā)送出去。相反，在接收ARINC 429數(shù)據(jù)后，先保存在接收ARINC 429的數(shù)組里，然后進(jìn)行計(jì)算判斷，如接收的數(shù)據(jù)正確，再把信號(hào)數(shù)據(jù)提取出來(lái)，進(jìn)行相應(yīng)的處理和顯示。
1．3 頻率的控制
控制盒剛開(kāi)機(jī)時(shí)，記憶并顯示上次斷電時(shí)的頻率，此功能通過(guò)讀寫(xiě)看門(mén)狗來(lái)實(shí)現(xiàn)。X25045是有4 kB的串行E2PROM，由一個(gè)用四線構(gòu)成的SPI總線方式進(jìn)行操作，其擦寫(xiě)周期至少有l(wèi) 000 000次，其特有的看門(mén)狗功能具有總線監(jiān)控和電壓監(jiān)控功能，具有良好的性能價(jià)格比。
頻率選擇采用按鈕輸入法，按MHz／kHz選擇按鈕，選擇M位或k位，被選擇位處于閃爍狀態(tài)，再按“↑”或“↓”按鈕，相應(yīng)位的數(shù)據(jù)進(jìn)行增減。當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到最大值時(shí)，再按“↑”按鈕，顯示頻率回到最小值。同樣，當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到最小值時(shí)，再按“↓”按鈕，顯示頻率回到最大值。M位時(shí)數(shù)據(jù)步進(jìn)量為1 MHz，k位時(shí)數(shù)據(jù)步進(jìn)量為50 kHz。在以上操作過(guò)程中，控制盒不發(fā)送ARINC429數(shù)據(jù)(即默認(rèn)上一狀態(tài))，若5 s內(nèi)沒(méi)有按以上提到的任何按鈕，控制盒開(kāi)始發(fā)送現(xiàn)在顯示的頻率的ARINC429數(shù)據(jù)。