基于C語言的導(dǎo)航控制盒設(shè)計

摘要：目前在導(dǎo)航接收系統(tǒng)中，通常需要控制盒來完成對機載設(shè)備的加電、工作頻率或波道的轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)音量、顯示亮度等功能的操作與控制。文中介紹某導(dǎo)航控制盒的應(yīng)用范圍、工作原理及電路實現(xiàn)，主要從頻率控制、關(guān)鍵器件HCMS2924點陣模塊的使用方法等方面進行了詳細的論述。
關(guān)鍵詞：BCD碼；頻率控制；ARINC 429總線；看門狗；E2PROM；LED點陣顯示

導(dǎo)航就是引導(dǎo)一個運動體從一點到達另一點的全過程。飛機導(dǎo)航的目的在于保證其從開始起飛到著陸全過程安全、有效、經(jīng)濟的飛行。導(dǎo)航控制盒是機載導(dǎo)航設(shè)備的操作控制機構(gòu)。本項目是基于ARINC 429總線數(shù)據(jù)格式的導(dǎo)航接收機的控制機構(gòu)，ARINC429串行總線具有傳輸速率高，抗干擾能力強的特點，符合航空數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)的要求。
該系統(tǒng)將導(dǎo)航接收機的所需的頻率以ARINC 429總線數(shù)據(jù)格式輸出，其中信號格式為BCD編碼格式，頻率范圍是108．00～117．95 MHz，頻率間隔50 kHz，通過它可以實現(xiàn)對設(shè)備的加電控制、可手動控制頻率或工作波道的轉(zhuǎn)換、可完成系統(tǒng)音量調(diào)節(jié)、顯示亮度的調(diào)節(jié)并顯示當前頻率，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，實現(xiàn)兩個分系統(tǒng)間控制盒的轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)交換功能。

1 實現(xiàn)過程
1．1 控制盒的電路實現(xiàn)
控制盒通過“按鈕”對頻率進行選擇，單片機在主程序中對按鈕的開關(guān)狀態(tài)進行掃描，根據(jù)掃描到的情況實現(xiàn)相應(yīng)的頻率控制。在控制盒中應(yīng)用了一個可編程看門狗E2PROM，防止萬一因強烈干擾而使CPU程序運行出錯時，它能在可編程的超時周期(200 ms)內(nèi)使CPU復(fù)位，回到正常的程序狀態(tài)。單片機還可以讀取存貯于看門狗電路的頻率，使控制盒能記憶上次關(guān)機的工作狀態(tài)。顯示窗口的亮度可以調(diào)節(jié)。頻率顯示采用了5×7點陣模塊來顯示。單片機將頻率代碼轉(zhuǎn)換成BCD碼格式，通過ARINC429數(shù)據(jù)的格式，送到導(dǎo)航接收機。
原理框圖如圖1。

1．2 信號BCD碼在ARINC 429中的位置及格式

在發(fā)送ARINC 429數(shù)據(jù)時，首先把頻率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成BCD碼的格式，再進行相應(yīng)的判斷和計算后保存到發(fā)送ARINC 429數(shù)據(jù)的數(shù)組里，最后循環(huán)發(fā)送出去。相反，在接收ARINC 429數(shù)據(jù)后，先保存在接收ARINC 429的數(shù)組里，然后進行計算判斷，如接收的數(shù)據(jù)正確，再把信號數(shù)據(jù)提取出來，進行相應(yīng)的處理和顯示。
1．3 頻率的控制
控制盒剛開機時，記憶并顯示上次斷電時的頻率，此功能通過讀寫看門狗來實現(xiàn)。X25045是有4 kB的串行E2PROM，由一個用四線構(gòu)成的SPI總線方式進行操作，其擦寫周期至少有l(wèi) 000 000次，其特有的看門狗功能具有總線監(jiān)控和電壓監(jiān)控功能，具有良好的性能價格比。
頻率選擇采用按鈕輸入法，按MHz／kHz選擇按鈕，選擇M位或k位，被選擇位處于閃爍狀態(tài)，再按“↑”或“↓”按鈕，相應(yīng)位的數(shù)據(jù)進行增減。當數(shù)據(jù)達到最大值時，再按“↑”按鈕，顯示頻率回到最小值。同樣，當數(shù)據(jù)達到最小值時，再按“↓”按鈕，顯示頻率回到最大值。M位時數(shù)據(jù)步進量為1 MHz，k位時數(shù)據(jù)步進量為50 kHz。在以上操作過程中，控制盒不發(fā)送ARINC429數(shù)據(jù)(即默認上一狀態(tài))，若5 s內(nèi)沒有按以上提到的任何按鈕，控制盒開始發(fā)送現(xiàn)在顯示的頻率的ARINC429數(shù)據(jù)。