52通道順序選通裝置的設計與實現

姚忠文 李秉明

摘要：本文介紹了一種完全憑借硬件電路實現多通道自動順序選通的電路設計原理，解決了發火頭相關引爆測試中試驗箱門頻繁開關對測試環境的影響，簡化了操作流程，保證了發火頭引爆測試的質量和環境一致性，也進一步提高了測試的工作效率。

關鍵詞：發火頭；硬件電路；計數器；選通裝置

1 引言

我公司火工組在做發火頭低溫引爆試驗時，需要將發火頭接好線后放進低溫箱中，在溫度達到-55℃時進行引爆，由于每批次試驗需要引爆的發火頭數量較多（約200個），按以往的方式，每個發火頭引爆后需要開箱重新裝聯新的發火頭，然后再等試驗箱溫度達到-55℃時進行第二次引爆測試，這樣頻繁的開關試驗箱門，不但對箱內的溫度會產生影響，造成環境一致性較差，使得最終發火頭的測試數據也不準確，而且測試效率也非常低下。

針對上述問題，特設計出了一種裝置，其能夠一次性將52只發火頭放進低溫試驗箱中，每次只有一個發火頭接入回路中，當該發火頭被引爆后，可以在不開箱的情況下將下一個發火頭自動或箱外手動接入回路中，避免以往使用中出現的工作效率低問題和環境狀態不一致等質量問題，該設計已經在我公司火工組發火頭測試中得到成功應用。

2 設計原理介紹

2.1 原理框圖設計

根據功能要求設計出原理框圖如圖1所示[1]。其工作流程是：先將最多52只的發火頭固定在設計的工裝上，放入試驗箱中，并接入點火電源，用電纜將其與控制器連接，根據需要將手動/自動

切換開關置于手動或自動，確定控制狀態后產生的脈沖信號作為時鐘送給兩片級聯的同步十進制計數器，使計數器可進行從1至52開始順序計數，同時，計數器的輸出碼通過譯碼器選通模擬開關，以控制發火頭的順序點爆。

2.2 電路設計

2.2.1 時鐘脈沖信號產生電路

時鐘脈沖信號產生電路設計如圖2所示，該電路主要是為計數器提供計數脈沖。如圖所示，通過手動或自動傳遞的信號將光MOS繼電器K1的3、4腳短接，使得由N7組成的單穩態電路輸出一個脈沖信號（CLK）。該單穩態電路同時還解決了輸入信號的抖動問題，使得在單穩態電路的延時范圍內只能產生一個穩定的時鐘脈沖信號，驅動計數器按順序計數工作。

2.2.2 同步計數器電路

計數器電路的設計由2個同步十進制計數器芯片74LS160[2]組成，其中一片作為個位通道數計數0～9，另一片作為十位通道計數0～5，共組成對52個通道的計數。芯片74LS160的管腳定義如圖3所示，其功能表如表1所示。

根據芯片74LS160的功能表設計出同步計數器電路如圖4所示。N8作為個位計數、N9作為十位計數。由個位計數器計數到QDQCQBQA=1001時進入下一輪的循環計數，此時輸出端RCO進位輸出一個高電平（即十位計數器的輸入時鐘脈沖），使十位計數器計數1，如此循環，兩個計數器最多可實現99個計數，但由于試驗箱及發火頭工裝等限制，只需要設計52個通道即可，所以需要在計數52之后進行清零復位。根據芯片特點，在個位計數為3（QDQCQBQA=0011），十位計數為5（QDQCQBQA=0101）時，對2個芯片進行清零，用一個四與非門即可實現，如圖所示進行連接。

2.2.3 52通道驅動及開關電路

52通道驅動及開關電路如圖5、圖6所示。52個通道的選通設計采用6片十六選一模擬開關芯片CD4067，其輸入端DCBA對應由74LS160個位計數器輸出端QDQCQBQA輸入，其片選控制由74LS160

十位計數器輸出端信號經一個三-八譯碼器譯碼輸出而得，每個譯碼分別對應一片相應CD4067，最終實現輸出52個通道驅動信號G1～G52，52個驅動信號分別去控制Q1～Q52的功率場效應管，以實現相應的通道接通。

2.2.4 通道顯示電路

顯示電路如圖7所示。該電路是直接將計數器的個位和十位輸出信號輸入到2片BCD碼-七段碼譯碼器CD4511的輸入端，轉換為數碼管輸入，最終顯示出相應的通道數。

3 操作流程

該測試裝置配備了4個工裝，即同時可以裝夾208個發火頭。先將發火頭有序的裝入工裝，每次將一個工裝裝入試驗箱，用測試電纜將工裝和測試裝置連接好，準備好點火引爆電源，開測試裝置電源，待試驗箱溫度達到要求即可進行有序測試，測試過程中，需要隨時關注試驗箱溫度，若溫度不能滿足要求，需要停止點火測試，作適當的等待。每52個發火頭測試完成后，開啟試驗箱門，只需要更換工裝即可進行下一輪測試。

4 結束語

本文所設計的52通道順序選通裝置已在我公司火工組發火頭測試中得到成功應用，效果良好[3]。在發火頭安裝的工裝設計上，由于低溫和裝卸靈活方面，材料和接觸鉗有待進一步提高和完善。

參考文獻

[1] 姚忠文.《ZSB-46方案設計報告》.貴州梅嶺電源有限公司，2013.

[2] 54LS160/74LS160 LSTTL 型同步十進制計數器（直接清零）871廠 2005.1 版.

[3] 李秉明.《ZSB-46研制總結報告》.貴州梅嶺電源有限公司，2013.

（作者單位：貴州梅嶺電源有限公司）