直升機座艙自適應調光控制軟件設計

范方川

(昌河飛機工業(yè)（集團）有限公司，江西 景德鎮(zhèn)333002)

本文就直升機座艙自適應調光控制設計中的軟件設計進行詳細論述。文中首先對調光控制軟件做了簡單的介紹，然后詳細地介紹了各控制單元軟件的設計，它們各自都包括底層驅動器的設計和上層應用程序的設計。最后通過軟件與硬件的聯(lián)合調試以及整機的系統(tǒng)測試，模塊對各種對象的配置和測量都正確；各通信接口工作正常，程控功能運行正確。

1 調光控制軟件組成框圖

調光控制系統(tǒng)軟件由導光板亮度自動控制單元、顯示器亮度自動控制單元、告警指示燈亮度自動控制單元、數(shù)據(jù)接收和發(fā)送系統(tǒng)控制單元組成。調光控制軟件框圖如圖1 所示。

圖1 調光控制軟件組成框圖

2 導光板亮度自動控制單元軟件設計

導光板亮度自動控制單元用于檢測環(huán)境光照度，通過分布在駕駛倉內的多個傳感器，檢測飛機駕駛倉內的環(huán)境光照度的變化，將光信號變換為電信號，判斷光照度。當環(huán)境光照度大于200LX 則設置占空比為0，關閉導光板LED 照明；當環(huán)境光照度小于200LX 時，在輸入亮度曲線模型中通過查表、計算、讀取相應的數(shù)據(jù)來控制PWM輸出。當飛行員打開手動調光開關，并旋轉手動調節(jié)旋鈕時，將在自動調光曲線的基礎上，疊加一個人工的輸入量值并保存在EEPROM中，然后通過計算讀取EEPROM中數(shù)據(jù)來控制PWM輸出。

導光板亮度自動控制單元軟件流程圖（如圖2 所示）由初始化程序、數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理程序等構成、手動補償程序、數(shù)據(jù)儲存程序、加載程序。

2.1 初始化程序。完成對各模塊初始化，系統(tǒng)自檢，故障診斷并提示。

2.2 數(shù)據(jù)采集程序。其功能包含兩個方面：一是用于采集光照傳感器環(huán)境光照強度；二是用于采集手動補償旋鈕的位置信息。

2.3 數(shù)據(jù)處理程序。主要完成對采集到的數(shù)據(jù)進行分析和處理，并將該數(shù)據(jù)作為最終區(qū)域的照度值。在此基礎上，根據(jù)環(huán)境光照度和亮度曲線模型，通過查表得出每路導光板的亮度。解析亮度數(shù)據(jù)，通過亮度與PWM的曲線關系計算出每路導光板對應的PWM控制信號。

2.4 手動補償程序。根據(jù)采集到的手動補償旋鈕的位置信息，在輸出PWM占空比基礎上，疊加一個人工補償值。當順時針調節(jié)補償旋鈕疊加一個正的PWM補償值，當逆時針調節(jié)補償旋鈕時疊加一個負的的PWM補償值。

2.5 數(shù)據(jù)儲存程序。主要用于調光數(shù)據(jù)保存。

2.6 加載程序。主要用于實現(xiàn)調光曲線的加載和軟件的加載更新。

圖2 導光板調光系統(tǒng)控制軟件流程框圖

3 顯示器亮度自動控制單元軟件設計

顯示器亮度自動控制單元用于檢測環(huán)境光照度，根據(jù)傳感器檢測當前環(huán)境光照度下亮度，然后根據(jù)環(huán)境亮度從EEPROM中讀取相對應的顯示器的亮度數(shù)據(jù)，最后將亮度數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送給顯示器。當飛行員打開手動調光開關，并旋轉手動調節(jié)旋鈕時，將在自動調光數(shù)據(jù)基礎上疊加一個人工的輸入量并保存EEPROM 中,然后讀取EEPROM 中數(shù)據(jù)，最后將亮度值通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送給顯示器，以達到調節(jié)亮度的目的。

顯示器亮度調節(jié)控制單元軟件主要包括：

3.1 光照傳感器數(shù)據(jù)采集程序。主要負責采集光照傳感器的模擬量信號；

3.2 數(shù)據(jù)處理程序。主要是分析、處理采集的數(shù)據(jù)和總線接收數(shù)據(jù)；

3.3 手動補償程序。根據(jù)采集到的手動補償旋鈕的位置信息，在輸出礎上，疊加一個人工補償值。當順時針調節(jié)補償旋鈕疊加一個正的亮度補償值，當逆時針調節(jié)補償旋鈕時疊加一個負的的亮度補償值。

3.4 數(shù)據(jù)儲存程序。主要用于調光數(shù)據(jù)保存。

3.5 總線數(shù)據(jù)收發(fā)程序。主要完成亮度數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送；

3.6 地面維護接口程序。主要完成亮度控制模型數(shù)據(jù)的下載和地面維護。

圖3 顯示器亮度自動控制單元流程框圖

4 告警指示燈亮度自動控制單元軟件設計

告警指示燈亮度自動控制單元用于檢測環(huán)境光照度，通過分布在駕駛倉內的多個傳感器檢測環(huán)境飛機駕駛倉內環(huán)境光照度的變化，將光信號變換為電信號。讀取光照度，根據(jù)設計的調光曲線輸出相應的PWM波形。當飛行員打開手動調光開關，并手動調節(jié)旋鈕時，將在自動調光曲線基礎上，疊加一個人工的輸入量來調整曲線并保存在EEPROM中,然后通過計算讀取EEPROM中數(shù)據(jù)來控制PWM輸出。

告警指示燈亮度自動控制單元軟件流程圖（如圖4）所示由初始化程序、看門狗程序、數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理程序、手動補償程序、數(shù)據(jù)儲存程序、加載程序等構成。

圖4 告警指示燈亮度自動控制單元軟件流程圖

5 數(shù)據(jù)接收和發(fā)送系統(tǒng)單元軟件設計

數(shù)據(jù)接收和發(fā)送單元軟件流程圖（如圖5）主要由初始化模塊、看門狗程序、數(shù)據(jù)處理程序、數(shù)據(jù)保存程序。

5.1 初始化程序。完成系統(tǒng)自檢，進行故障診斷并提示。

5.2 數(shù)據(jù)處理程序。主要是用于數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。

5.3 數(shù)據(jù)保存程序。主要是用于調光數(shù)據(jù)的保存。

圖5 數(shù)據(jù)接收和發(fā)送單元軟件流程圖

6 調光控制軟件綜合化設計

調光控制軟件設計采用了標準化、模塊化、子程序化的設計原則，使得軟件結構清晰、簡捷、流程合理，具有良好的可讀性、可移植性，便于程序的調試、鏈接、修改。調光控制軟件設計過程中應用了加電自檢、周期自檢、看門狗等設計，提高了軟件的可靠性和安全性，滿足軟件設計的綜合化考慮。