基于有限狀態(tài)機的飛行器自毀系統(tǒng)時序控制設(shè)計

摘 要：飛行器自毀系統(tǒng)是飛行器的重要組成部分，它的可靠性和穩(wěn)定性是飛行器可靠工作的基礎(chǔ)。分析飛行器自毀系統(tǒng)工作原理，采用復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)實現(xiàn)了飛行器自毀系統(tǒng)設(shè)計，結(jié)合CPLD的特點，提出一種基于改進型有限狀態(tài)機的飛行器自毀系統(tǒng)時序控制的設(shè)計方法，并在CPLD中予以實現(xiàn)。仿真及實驗表明，基于有限狀態(tài)機的飛行器自毀系統(tǒng)定時精度達到納秒級，可以有效地控制自毀信號輸出并消除毛刺現(xiàn)象，很好地滿足系統(tǒng)性能要求。該方法具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低、可靠性高、精度高等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：飛行器；自毀系統(tǒng)；有限狀態(tài)機；時序控制

O 引 言
飛行器自毀系統(tǒng)是飛行器的重要組成部分，它具有非常重要的軍事及民用價值。飛行器自毀系統(tǒng)主要是實現(xiàn)飛行器在非正常飛行狀態(tài)時的可靠自毀。飛行器按正常狀態(tài)飛行，如果出現(xiàn)異?？梢酝ㄟ^外部的飛行狀態(tài)參數(shù)傳感器及自毀電路控制自身自毀。隨著飛行器研制技術(shù)的不斷發(fā)展，對飛行器自毀系統(tǒng)小型化、模塊化、通用化的要求越來越迫切，CPLD的出現(xiàn)可以滿足這一要求。由于CPLD硬件電路的特點，必須研究適合CPLD硬件架構(gòu)的設(shè)計方法，以達到系統(tǒng)在運行速度與資源消耗上的平衡。有限狀態(tài)機及其技術(shù)是實用數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中實現(xiàn)高效率高可靠邏輯控制的重要途徑，有限狀態(tài)機是一種簡單、結(jié)構(gòu)清晰、設(shè)計靈活的方法，它易于建立、理解和維護，特別應(yīng)用在具有大量狀態(tài)轉(zhuǎn)移和復(fù)雜時序控制的系統(tǒng)中，更顯其優(yōu)勢。這里針對自毀系統(tǒng)的特點，提出一種符合CPLD結(jié)構(gòu)、基于有限狀態(tài)機的設(shè)計方法。

l 自毀系統(tǒng)硬件設(shè)計
硬件設(shè)計采用以高性能CPLD芯片為核心的數(shù)字電路和高性能運算放大器及飛行參數(shù)傳感器組為主要元件的模擬電路相結(jié)合的方案。系統(tǒng)主要由系統(tǒng)時鐘、CPLD控制芯片、飛行參數(shù)傳感器組、傳感器組輸出判斷與產(chǎn)生電路、自毀控制邏輯、測試模塊和電源等模塊組成。該設(shè)計使用Altera公司的EPM7064SLC44-10芯片，其內(nèi)部包含有64個宏單元，1 250個可用的系統(tǒng)門，引腳到引腳的邏輯延遲時間為5．0 ns，計數(shù)器工作頻率可達175．4 MHz。
用CPLD實現(xiàn)上述自毀條件的時序控制邏輯的核心電路及其外圍電路如圖1所示。CPLD芯片為整個系統(tǒng)的核心，它用來實現(xiàn)計時以及整個系統(tǒng)的時序控制。直流電壓變換電路用于將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成EPM7064S所需的電壓，以及外圍電路所需的工作電壓。系統(tǒng)時鐘電路為計時裝置提供穩(wěn)定的時鐘信號及后續(xù)分頻使用的時鐘基準；電平轉(zhuǎn)換電路將飛行器上輸入信號進行調(diào)理后轉(zhuǎn)換為芯片可識別的TTL／CMOS電平標(biāo)準；復(fù)位電路在系統(tǒng)上電后給控制芯片提供復(fù)位信號。

飛行參數(shù)傳感器組電路用來實時監(jiān)控飛行器的各項指標(biāo)，當(dāng)飛行狀態(tài)出現(xiàn)異常時則由傳感器組產(chǎn)生相應(yīng)模擬值到由高性能運算放大器及比較器為主要元件的模擬電路。模擬電路對傳感器的輸入值進行處理后送到CPLD時序控制模塊中?？煽亻_關(guān)能通過對CPLD編程實現(xiàn)多路轉(zhuǎn)換，從而使被監(jiān)控的飛行參數(shù)傳感器改變，進而改變飛行器的自毀條件。通過CPLD進行飛行器內(nèi)部時序控制，最后輸出的自毀指令輸入到飛行控制信號模塊中，從而改變飛行器的飛行狀態(tài)，使之自毀。