指點標工作狀態及機房環境參數顯示系統的設計與實現

摘 要：該系統實現機場導航設備645型指點標的換機或關機告警信息的顯示，并通過通信電纜將其實時監測到的機房溫、濕度參數傳回該系統顯示，同時具有不掉電的時鐘顯示和對表功能。經過對指點標設備的分析研究，從設備控制線采集，設備狀態信號并將機房環境參數經過傳感器采集，送到單片機AT89C52和大規模可編程邏輯器件CPLD電路進行處理，通過16×16的點陣和4只數碼管、充分利用單片機的定時中斷及外部中斷資源實現指點標告警信息的漢字動態顯示及當前溫、濕度值數碼顯示。目前系統運行正常，解決了無人值守臺的遙控問題。

關鍵詞：機場導航；AT89C52；CPLD；漢字動態顯示

中圖分類號：TP3681文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)22-173-02

Design of Display System for Environmental Parameter in Machine Room and

Working Conditions of Marker Beacon

LV Fang，FENG Yonglin

(College of Information Engineering，Inner Mongolia University of Technology，Huhhot，010051，China)

Abstract：This system can realize displaying of turnoff alarming information or exchanging of marker beacon，which is one of navigation equipments in airdrome and is 645 model.The temperature and humidity parameters of machine room measured with real-time means are sent back to the system to de displayed through the communication cable.Furthermore，this system has the function which displays real-time clock and adjusts clock.After analyzing marker beacon，collecting state-signals of the equipment from control line and delivering them to AT89C52，which is SCM and CPLD that is complex programmable logic device to be processed together with condition parameters of machine room gathered by sensors.The system can display the alarming information of marker beacon dynamically in Chinese characters on the LED dot-matrix that is 16 multiply 16 and display the numbers of temperature and humidity currently through 4 nixie tubes.The timing interrupt resources and exterior interrupt resources of AT89C52 are taken full advantage of when devising.Now，the system can run normally and solve the remote control to nobody on duty.

Keywords：airport navigation;AT89C52;CPLD;chinese character dynamic display

1 引 言

隨著民航事業及現代電子技術的不斷發展，機場原有的設備管理、維護手段已越來越不適應當今社會的要求，為適應民航與國際接軌，迫切需要對原有模式做出徹底改變。隨著計算機技術的發展，采用計算機處理信息量大而快，當設備或機房情況出現異常，由于采集的信息全面，可做出全面分析判斷，提高準確性，爭取時間，使導航人員對設備管理由原被動方式轉為主動管理。

呼和空管中心技術保障部導航隊現管理維護著7個導航臺，由于導航隊人員有限，這些臺均屬于無人值守臺。其中4個臺裝有指點標，在遠端遙控機房只能控制其開關機，而無法給出告警，這使工作很被動。同時，工作環境對設備的穩定性及安全可靠性起著至關重要的作用。為安全起見，這些臺上都配置了自動懸掛式滅火瓶，一旦發生火災，可起到保護設備的作用。但是，自動懸掛式滅火瓶的起爆溫度為68 ℃，當達到起爆溫度時，此時機房已經著火。導航設備對飛行安全起著重要的作用，一旦燒毀或由于高溫而遭到破壞，飛機無法定位，后果將不堪設想。在多雨潮濕的季節，高濕度同樣威脅著設備的正常運行。設備工作狀態及機房環境必須及時掌握，才能做出準確而快速的判斷。該系統的研制，使上述問題迎刃而解。

2 系統介紹

系統主要由8部分組成：單片機;采樣電路;模/數轉換電路;時鐘電路;顯示電路;CPLD電路;鍵盤電路;電源。電路組成框圖如圖1所示。

3 系統功能

該系統實現指點標工作狀態顯示、機房溫度和濕度的動態顯示，以及時鐘顯示功能。當指點標出現告警使換機或關機時，該系統顯示換機或關機，同時顯示故障時間，并發出告警聲以便提示值班員及時做出處理。當出現告警時，值班員可根據情況利用面板“告警”按鈕關斷告警聲。面板有時鐘校對“按鈕”及系統“復位”按鈕，當時鐘需校對時，按下“校對”按鈕，利用“+”、“-”按鈕便可進行，當系統出現故障或死機時，按下“復位”按鈕便可。當前時間顯示及機房溫濕度顯示交替進行。系統實物圖如圖2，圖3所示。

4 系統設計中的抗干擾措施

單片機應用系統受到的干擾主要有噪聲干擾、電磁干擾、電源干擾和過程通道干擾。噪聲干擾是指當應用系統在工作環境發生變化(如環境濕度、溫度、或有振動)時，導致系統出現多種問題而不能正常工作。為了抑制系統本身產生的噪聲干擾，首先應盡可能地優化系統的工作環境；其次，應選擇質量好的元器件，設計工作可靠的電路；再者，就是合理布局印刷板上的器件和線路。對于電磁干擾，可用屏蔽的方法加以抑制。這部分地抗干擾設計主要是地線系統、屏蔽系統和布局的設計。系統中采用合適的電源模塊、數字部分和模擬部分分開供電等都可以減少或抑制電磁干擾。

抑制過程通道干擾的措施主要有：用光電耦合隔離器將模擬信號和數字信號隔離，也可用雙絞線進行長距離傳輸，還可用屏蔽線傳輸和積分網絡以防窄脈沖的干擾。

為了盡可能抗干擾，除了針對各種干擾源采取相應的硬件措施之外，還可以充分利用單片機的軟件資源，通過軟件編程進一步增強系統的抗干擾性能。軟件的抗干擾設計包括：數字濾波器、軟件冗余、軟件陷阱、以及軟硬件相結合的系統復位等。

單片機應用系統的硬件抗干擾設計是整個系統抗干擾設計的主要部分，是軟件抗干擾設計的基礎。因為軟件編程一些重要數據都存放在ROM中，故硬件的抗干擾必須保證ROM中的內容不受破壞。根據前面對干擾源的分析，本系統的硬件抗干擾設計主要從以下幾個方面著手：供電系統的抗干擾設計；長線傳輸的隔離和阻抗匹配問題；印刷電路板的抗干擾設計；地線系統的設計和正確的屏蔽方法。

印刷電路板是電源線、信號線和元器件的高密度集合體，它們緊緊連在一起，在電氣上必然會相互影響。這里在設計本系統的電路板時，主要從以下幾個面考慮的：電源線和信號線的走法，元器件的布局、地線的設計。即電源方面采用穩壓塊(如7805)供電，在電源線布線時，盡量用粗的導線；并且其走向盡可能地與信號線上的數據傳遞方向一致；在板子的電源輸入端接0.1 μF和100 μF的去耦電容；且在每個芯片的電源引腳與地引腳之間跨接了一個0.1 μF的去耦電容，且盡可能地靠近元件。至于地線，是將數字地與模擬地分開，接地線加粗，使它至少能通過3倍于電路板上的允許電流，其線粗在2～3 mm左右。

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作者簡介

呂 芳 女，1964年出生，內蒙古人，副教授，碩士生導師。主要研究方向圖像處理、嵌入式系統。