遠(yuǎn)程電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳能偉

摘 要：在海軍武器著靶試驗(yàn)中，為了保護(hù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和提高光電設(shè)備的可靠性，利用Atmegal61豐富的資源和接口，設(shè)計(jì)一套遠(yuǎn)程電源管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以鋰電池組作為備用電源，依靠單片機(jī)處理遠(yuǎn)控中心發(fā)送的目標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)及控制命令，對(duì)固態(tài)繼電器的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。試驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)能自主完成光電設(shè)備電源的遠(yuǎn)程管理，獲取完整的目標(biāo)實(shí)況景象，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：AVR單片機(jī)；固態(tài)繼電器；電源管理；串行通信

中圖分類號(hào)：TN911?34；TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004?373X（2013）02?0162?03

光電設(shè)備具有低成本、易布站、高精度的優(yōu)點(diǎn)，逐步成為海軍武器試驗(yàn)中獲取空間目標(biāo)飛行狀態(tài)和軌跡的主力軍[1]。隨著精確制導(dǎo)、遠(yuǎn)程打擊等高技術(shù)兵器武器的出現(xiàn)，要檢驗(yàn)和鑒定此類目標(biāo)的性能和威脅，不僅需要獲取目標(biāo)的空間坐標(biāo)，同時(shí)要求測(cè)量目標(biāo)著靶時(shí)的姿態(tài)信息。而目標(biāo)著靶是一個(gè)瞬態(tài)過(guò)程，不易捕捉，因此常用高速光電設(shè)備在靶船上實(shí)時(shí)獲取高質(zhì)量的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)圖像序列[2?3]，經(jīng)事后處理得到目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。不難看出圖像數(shù)據(jù)直接決定試驗(yàn)的成敗，因此有必要對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)及電源等情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和管理[4]。

該平臺(tái)以AVR單片機(jī)為核心，利用2節(jié)串聯(lián)的充電鋰電池作為備用電源[5]，依靠外圍接口獲取目標(biāo)的實(shí)時(shí)信息（實(shí)測(cè)彈道數(shù)據(jù)、T0時(shí)刻等）。

在光電設(shè)備工作異常或落水時(shí)，控制固態(tài)繼電器（Solid State Relay，SSR）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程重啟和關(guān)機(jī)[6]，為獲取及保護(hù)目標(biāo)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)提供有力保障，因而具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

AVR單片機(jī)所需的電源電壓為2.7～5.5 V，為了簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性，為AVR單片機(jī)設(shè)計(jì)外部基準(zhǔn)電壓為5 V，利用L7805防止電池出現(xiàn)過(guò)用現(xiàn)象。

2.2 主控電路

主控電路如圖3所示，ATmegal61單片機(jī)有1個(gè)可編程的同步/異步串行接口USART，可以滿足與遠(yuǎn)控中心的通信要求，2個(gè)具有比較模式的靈活定時(shí)/計(jì)數(shù)器，可以完成延時(shí)時(shí)間的計(jì)算，預(yù)留的8路10位ADC端口可以擴(kuò)展其他功能。為了滿足嵌入式的設(shè)計(jì)要求，選用易于安裝在電路板的G6B?2014P?US固態(tài)繼電器，實(shí)現(xiàn)兩路直流電源的同步控制。而繼電器的驅(qū)動(dòng)需要控制系統(tǒng)具有大電流的輸出能力，ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管系列產(chǎn)品，可以很好地滿足要求[11]。

電路的設(shè)計(jì)中，考慮了對(duì)電源、CPU、時(shí)鐘、印刷電路板等的抗干擾措施，使系統(tǒng)更加可靠。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 主程序設(shè)計(jì)

電源管理系統(tǒng)的控制程序由主程序和T1中斷服務(wù)子程序組成。主程序完成ATmegal61單片機(jī)的初始化、定時(shí)器T1工作方式的設(shè)定等。

其流程圖如圖4所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

在海軍武器試驗(yàn)中，以AVR單片機(jī)為核心構(gòu)建一套遠(yuǎn)程電源管理系統(tǒng)，計(jì)算目標(biāo)相對(duì)落點(diǎn)的斜距信息，接收遠(yuǎn)控中心的控制命令，對(duì)光電設(shè)備的電源進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。將上述設(shè)計(jì)應(yīng)用于某型目標(biāo)飛行試驗(yàn)中，取得了良好的效果。另外，此設(shè)計(jì)具有編程簡(jiǎn)單、成本低廉、容易實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，不僅適用于軍事范疇，也值得冶金、化工和電力等領(lǐng)域借鑒，因此具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

圖6 目標(biāo)相對(duì)靶船的斜距曲線

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