AWA DVOR/DME設(shè)備遠程監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計

黃鴻生

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.139

摘 要：AWA DVOR/DME設(shè)備是航路中常用的近程導(dǎo)航設(shè)備，主要為飛機提供方向和距離信息。它的正常工作、可靠運行與否，直接關(guān)系到飛行的安全。本文所介紹的AWA DVOR/DME設(shè)備遠程監(jiān)視系統(tǒng)以單片機為控制核心，自動采集AWA DVOR/DME設(shè)備運行狀態(tài)信息，通過GSM短信方式傳輸?shù)筋A(yù)設(shè)手機中，及時準確反饋AWA DVOR/DME設(shè)備的運行狀態(tài)，幫助技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)故障，變被動為主動，確保所有的導(dǎo)航設(shè)施正常運轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：AWA DVOR/DME 單片機 信號采集 短信

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（a）-0139-03

AWA DVOR/DME導(dǎo)航設(shè)備為航路飛機提供方向和距離信息，航路上的導(dǎo)航設(shè)備大部分建在航站或邊遠地區(qū)，由航站機場技術(shù)人員或當?shù)厝藛T代維。由于各種原因，外站設(shè)備維護力度有待進一步加強?；趩纹瑱C和GSM短信技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)使異地的值班固定手機變成被監(jiān)視的DVOR/DME設(shè)備的報警接收器。外站的DVOR/DME設(shè)備一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)就會及時給預(yù)設(shè)的值班固定手機發(fā)出報警短信，也可以軟件設(shè)置每日定時查詢，發(fā)送DVOR/DME設(shè)備的當前運行狀態(tài)。這有助于提高外站DVOR/DME設(shè)備的安全系數(shù)，使值班員第一時間掌握外站設(shè)備的運行狀態(tài)，收到異常短信，及時組織技術(shù)人員趕赴現(xiàn)場處理突發(fā)事件，有效降低潛在的安全風(fēng)險。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)采用STC12C5A60S2單片機（簡稱STC12單片機，下同）作為中央微處理器，由信號采集模塊、外部中斷擴展模塊、顯示模塊、短信控制模塊以及晶振電路、復(fù)位電路等構(gòu)成一個單片機控制系統(tǒng)。STC12單片機芯片指令速度為1T，采用11.0592MHz頻率。STC12單片機有兩個UART全雙工串行通信接口：COM1（RxD/P3.0、TxD/P3.1）和COM2（RxD/P1.2、TxD/P1.3），使用MAX3232芯片作為電平轉(zhuǎn)換芯片。系統(tǒng)使用DC5V1A開關(guān)電源供電，電源要求穩(wěn)定可靠，電源容量偏小或電源波紋過大，會使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.1 設(shè)備狀態(tài)信息的分析

AWA DVOR的狀態(tài)信息是開關(guān)量，由DVOR CTL模塊的組件輸出一個高電平驅(qū)動繼電器動作，使24V電壓導(dǎo)通，驅(qū)動相應(yīng)的LED燈點亮，表明對應(yīng)的事件發(fā)生。DVOR的狀態(tài)信號有7個：（1）DVOR 1號機開 滅（亮）；（2）DVOR 2號機開 亮（滅）；（3）DVOR正常 亮（滅）；（4）DVOR換機 滅（亮）；（5）DVOR關(guān)閉 滅（亮）；（6）DVOR電池充電正常 亮（滅）；（7）DVOR AC正常 亮（滅）。

對DVOR的7個狀態(tài)信息進行采集，轉(zhuǎn)換為TTL電平。前3個是讀取狀態(tài)信息，后4個是中斷源。DVOR電池充電正常與DVOR AC正常經(jīng)過反相器后作為中斷源接入8259A。

AWA DME的狀態(tài)信息是高電平有效，導(dǎo)通三極管，推動后級驅(qū)動電路電亮發(fā)光二極管，表征對應(yīng)狀態(tài)。DME的7個狀態(tài)信息是：（1）DME 1號機開啟 亮（滅）；（2）DME 2號機開啟 滅（亮）；（3）DME 設(shè)備工作正常 亮（滅）；（4）DME 轉(zhuǎn)機 滅（亮）；（5）DME 關(guān)機 滅（亮）；（6）DME 電池充電正常 亮（滅）；（7）DME AC正常 亮（滅）。

對DME的7個狀態(tài)信息進行采集，轉(zhuǎn)換為TTL電平。前3個是讀取狀態(tài)信息，后4個是中斷源。DME電池充電正常與DME AC正常經(jīng)過反相器后作為中斷源接入8259A。

信息采集部分共有6個讀取信息，8個中斷信號。采集的狀態(tài)信息全部加有光-電偶合隔離，這樣可以將大部分外界干擾信號隔絕在STC12單片機之外，使系統(tǒng)在干擾嚴重的現(xiàn)場環(huán)境下穩(wěn)定可靠地工作，同時也可以避免對原有DVOR/DME設(shè)備產(chǎn)生影響。

1.2 信息采集

在實時性要求較高的系統(tǒng)中，采用中斷方式更快捷高效。但是STC12單片機可用作不同用途的外部中斷源只有兩個（和），需要使用可編程中斷控制器8259A擴展外部中斷，8259A具有擴展和管理外部中斷的功能，能夠管理8個外部中斷，8259A選用全嵌套方式，即中斷的優(yōu)先級順序依照IR0～IR7逐級降低，采取上升沿或高電平觸發(fā)方式，實時響應(yīng)外部8個中斷請求。8259A的A0接在單片機的P2.7，用于對芯片內(nèi)部的兩組可編程寄存器進行選擇。INT信號經(jīng)反向后連接到單片機的，以滿足單片機對外部中斷申請觸發(fā)方式的要求。由于STC12單片機沒有專門的中斷響應(yīng)信號，應(yīng)用時要求人為產(chǎn)生一個8259A的中斷響應(yīng)信號。信號經(jīng)反向和INT信號經(jīng)過一個與非電路后獲得8259A所需要的信號。通過軟件讀操作產(chǎn)生8259A的信號。DVOR設(shè)備的4個中斷源和DME設(shè)備的4個中斷源接在8259A的8個外部中斷IR0～IR7上。DVOR設(shè)備的3個讀取信息和DME設(shè)備的3個讀取信息接在STC12單片機的P2口的前6位，由STC12單片機直接讀取，獲得狀態(tài)信息。

1.3 短信控制模塊

系統(tǒng)采用西門子公司生產(chǎn)的TC35i短信控制模塊，該模塊性價比較高，并且已經(jīng)獲得國內(nèi)無線電入網(wǎng)許可證。TC35i的頻段為雙頻（GSM900/1800MHz），支持數(shù)據(jù)、語音、短信和傳真。該模塊集射頻電路和基帶于一體，提供標準的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短信和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便使用者開發(fā)和設(shè)計應(yīng)用。STC12單片機通過COM1（RxD/P3.0、TxD/P3.1）串行接口與TC35i模塊通信，TC35i模塊將單片機采集到的信息通過GSM（Global System for Mobile Communication）無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射出去，經(jīng)過GSM短信服務(wù)中心轉(zhuǎn)發(fā)到預(yù)先設(shè)定的固定手機中。endprint

TC35i模塊接口參數(shù)是8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，無奇偶校驗位，波特率在1200～115kBit/s之間可選。STC12單片機執(zhí)行AT指令實現(xiàn)對TC35i模塊的各種操作。

1.4 顯示模塊

顯示模塊采用TC12864A模塊，TC12864A模塊是一個帶有中文字庫的128×64點陣LCD顯示屏，具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫，內(nèi)置8192個16×16點陣漢字和128個16×8點陣ASCII字符集。TC12864A模塊具有簡單、方便的操作指令，可以控制顯示點陣圖形和中英文字符，芯片PSB引腳是串行控制與并行控制選擇位，當為高電平時是并行控制方式，當為低電平時為串行控制方式，為了節(jié)省引腳，本系統(tǒng)采用2線串行控制方式，能夠滿足字符顯示的要求。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)的軟件包括主程序和子程序兩部分，主程序主要完成系統(tǒng)對各個硬件的初始化工作，子程序主要完成各個模塊與STC12單片機之間進行交互并實現(xiàn)各個模塊的功能。STC12單片機執(zhí)行初始化程序，設(shè)定P0、P1、P2、P3、P4五個I/O口的工作狀態(tài)，對8259A芯片和TC35i模塊進行初始化，設(shè)置8259A芯片工作在上升沿觸發(fā)方式，設(shè)置TC35i模塊的SIM卡的卡號、短信服務(wù)中心的號碼等參數(shù)。TC35i模塊發(fā)送和接收控制模式采取PDU（Protocol Data Unit）模式，使用UCS2編碼發(fā)送Unicode字符。STC12單片機按照中斷向量表響應(yīng)不同的中斷請求，及時準確發(fā)送反映設(shè)備運行狀態(tài)信息的短信。軟件設(shè)計流程圖如圖2所示。

TC35i模塊從性能上不僅可以發(fā)送短信，而且也可以接收短信。單片機對接收的短信進行解析，執(zhí)行其中的命令，針對不同的命令做出不同的響應(yīng)。但是，該系統(tǒng)只設(shè)計了發(fā)送短信子程序，將采集的DVOR/DME設(shè)備運行狀態(tài)信息，以短信形式發(fā)送出去；沒有設(shè)計接收短信子程序。使用該系統(tǒng)不會對DVOR/DME設(shè)備的運行造成任何負面影響。

在DVOR短信中，假設(shè)發(fā)生DVOR換機中斷請求，STC12單片機讀取DVOR 1號機開、DVOR 2號機開、DVOR正常三個狀態(tài)信息，與之前存儲的狀態(tài)信息對比，有兩種現(xiàn)象出現(xiàn)，首先是：如果1號機倒換為2號機，而且DVOR正常為高電平，發(fā)出短信：XXXX臺DVOR 1號機自動倒換為2號機，DVOR工作正常；如果1號機倒換為2號機，而且DVOR正常為低電平，發(fā)出短信：XXXX臺DVOR 1號機自動倒換為2號機，DVOR工作異常。其次是：如果2號機倒換為1號機，而且DVOR正常為高電平，發(fā)出短信：XXXX臺DVOR2號機自動倒換為1號機，DVOR工作正常；如果2號機倒換為1號機，而且DVOR正常為低電平，發(fā)出短信：XXXX臺DVOR 2號機自動倒換為1號機，DVOR工作異常。

同理，如果DVOR關(guān)閉中斷產(chǎn)生，發(fā)出短信：XXXX臺DVOR關(guān)機。如果DVOR電池充電正常中斷產(chǎn)生，發(fā)出短信：XXXX臺DVOR電池充電異常。如果DVOR AC正常中斷產(chǎn)生，發(fā)出短信：XXXX臺DVOR交流供電異常。

DME短信的內(nèi)容與DVOR的短信類似，不再重復(fù)說明。

3 結(jié)語

AWA DVOR/DME設(shè)備遠程監(jiān)視系統(tǒng)為技術(shù)人員提供了一個遠程監(jiān)控AWA DVOR/DME設(shè)備的平臺，對于覆蓋面廣、監(jiān)視點分散、無專業(yè)人員值守、傳輸數(shù)據(jù)量有限又必須監(jiān)視的外站關(guān)鍵設(shè)備而言，該系統(tǒng)制作成本低、維護量小、信息傳遞準確，從而節(jié)約了大量的人力、財力。將該系統(tǒng)應(yīng)用于外站關(guān)鍵設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視領(lǐng)域中，提高了設(shè)備運行安全系數(shù)和工作效率，具有廣泛的應(yīng)用前景，做到了防患于未然，保證了飛行安全。

參考文獻

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