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制导弹药多路时序状态信号测量电路及其测量方法.pdf

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制导 弹药 时序 状态 信号 测量 电路 及其 测量方法
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摘要
申请专利号:

CN201511030917.7

申请日:

2015.12.25

公开号:

CN105572481A

公开日:

2016.05.11

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 29/02申请日:20151225|||公开
IPC分类号: G01R29/02 主分类号: G01R29/02
申请人: 哈尔滨工业大学
发明人: 刘晓东; 孙超; 许永辉
地址: 150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区一匡街2号2A栋
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201511030917.7

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2018.08.17|||2016.06.08|||2016.05.11

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种制导弹药多路时序状态信号测量电路及其测量方法,测量电路包括:通讯插座,输入插座,控制器,控制逻辑,三态门,光耦电路,通讯电路,晶振和存储器,通讯插座通过通讯电路与控制器连接,控制器还分别与控制逻辑、晶振、存储器、三态门连接,三态门通过光耦电路与输入插座连接,控制器依据接收到的上位机命令,配置测量通道,设置触发通道,获取测量数据,并在测量信号的上升沿和下降沿标记时间戳,根据时间戳计算被测信号的时间间隔和脉冲宽度,将测量结果存放在存储器中,当接收到读取测量结果命令时,通过通讯电路将测量结果上传给上位机,完成一次测量过程。本发明可以有效地降低自动测试设备的成本,提高自动测试设备的可靠性。

权利要求书

1.一种制导弹药多路时序状态信号测量电路,该测量电路采用板卡式结构,内置在自动测试设备的测试单元适配中,包括:通讯插座,输入插座,控制器,控制逻辑,三态门,光耦电路,通讯电路,晶振和存储器,其特征在于:通讯插座通过通讯电路与控制器连接,控制器还分别与控制逻辑、晶振、存储器、三态门连接,三态门通过光耦电路与输入插座连接,通讯插座,用于与上位机通讯,能够对32路测量通道配置并读取测量结果;输入插座,是电路板的信号输入接口,被测信号通过内部电缆直接连接到此插座上;控制器,包括单片机或DSP,依据接收到的上位机命令,配置测量通道,设置触发通道,获取测量数据,并在测量信号的上升沿和下降沿标记时间戳,根据时间戳计算被测信号的时间间隔和脉冲宽度,将测量结果存放在存储器中,当接收到读取测量结果命令时,通过通讯电路将测量结果上传给上位机,完成一次测量过程;控制逻辑,包括译码电路,它把控制器的控制信号译码成两个控制信号,控制三态门的工作状态;三态门,它把被测信号转换成标准的数字信号供控制器使用;光耦电路,包括多路的光耦,把被测信号电平转换成三态门要求的输入电平范围内,并具有光电隔离作用;通讯电路,包括RS232、RS485或RS422,它实现电路板与上位机的通讯功能;晶振,包括4MHz或8MHz的石英晶体振荡器,提供标准的频率信号,它的频率决定了被测信号时间间隔的分辨力;存储器,是数据存储器,用来存放测量结果。2.根据权利要求1所述的一种制导弹药多路时序状态信号测量电路,其特征在于:所述的输入插座,为66脚的插座,型号为J29A-66ZKNP9,对应的插头型号为J29A-66TJHL,第1脚是第1路被测输入信号的正端IN1+,第2脚是第1路被测输入信号的负端IN1-,第3脚是第2路被测输入信号的正端IN2+,第4脚是是第2路被测输入信号的负端IN2-,依次类推,第63脚是第32路被测输入信号的正端IN32+,第64脚是是第32路被测输入信号的负端IN32-,实现测量电路与被测32路时序状态信号的外部输入接口。3.根据权利要求1所述的一种制导弹药多路时序状态信号测量电路,其特征在于:所述的三态门,选择4片型号为74LS540芯片,每片集成电路有8路输入和8路输出,4片共有32路输入和32路输出;将4片74LS540芯片分成两组,每组有两片74LS540芯片,第1组的16路输入外接光耦电路的输出端01-016,第1组的16路输出外接控制器的数据总线端D0-D15,通过片选线CS0控制其工作状态;第2组的16路输入外接光耦电路的输出端017-032,第2组的16路输出外接控制器的数据总线端D0-D15,通过片选线CS1控制其工作状态;两组三态门把32路被测信号转换成标准的数字信号供控制器使用。4.一种制导弹药多路时序状态信号测量方法,采用如权利要求1-3任一项所述测量电路,其特征在于,测量方法如下:测量时,将第1路信号S1所在的通道设置为触发通道,在检测到信号S1的上升沿时,启动定时器和计数器工作,开始计时,信号S1上升沿的时间戳标记为0,然后每隔250微秒采样各通道的状态,当信号S2的上升沿到来时,时间戳标记为T2u,当信号S3的上升沿到来时,时间戳标记为T3u,当信号S1的下降沿到来时,时间戳标记为T1d;当信号S1的下降沿到来时,时间戳标记为T1d,当信号S2的下降沿到来时,时间戳标记为T2d,当信号S3的下降沿到来时,时间戳标记为T3d;当时间戳标记完成后,计算时间间隔和脉冲宽度,具体如下:1)S1和S2时间间隔计算方法信号S1和信号S2的时间间隔t=T2u-0;2)S2和S3时间间隔计算方法信号S2和信号S3的时间间隔t=T3u-T2u;3)S1脉冲宽度计算方法信号S1的脉冲宽度T=T1d-0;4)S2脉冲宽度计算方法信号S2的脉冲宽度T=T2d-T2u。

说明书

制导弹药多路时序状态信号测量电路及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种制导弹药多路时序状态信号测量电路及其测量方法。

背景技术

制导弹药在生产和库存期间,为了保证产品的质量,需要专用的自动测试设备对其测试。在制导弹药的火工品上,经常要求测量一些时序状态信号的时间间隔和脉冲宽?#21462;?#36873;择合适的测量技术和测量方法,对于提高自动测试设备的可靠性、减小设备的体积、降低设备的成本,具有重要的实用意义。

目前,公知的制导弹药多路时序状态信号测量采用通用的测量仪器进行测量,测量成本较高。例如,使用逻辑分析仪、示波器、通用计数器或数据记录仪测量,测量成本均很高。

发明内容

基于以上现有自动测试设备中制导弹药多路时序状态信号测量成本高的缺点,本发明提供一种制导弹药多路时序状态信号测量电路及其测量方法,该测量电路应用于自动测试设备的测试单元适配器中,实现对制导弹药多路时序状态信号时间间隔和脉冲宽度的测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种制导弹药多路时序状态信号测量电路,该测量电路采用板卡式结构,内置在自动测试设备的测试单元适配中,包括:通讯插座,输入插座,控制器,控制逻辑,三态门,光耦电路,通讯电路,晶振和存储器,

通讯插座通过通讯电路与控制器连接,控制器还分别与控制逻辑、晶振、存储器、三态门连接,三态门通过光耦电路与输入插座连接,

通讯插座,用于与上位机通讯,能够对32路测量通道配置并读取测量结果;

输入插座,是电路板的信号输入接口,被测信号通过内部电缆直接连接到此插座上;

控制器,包括单片机或DSP,依据接收到的上位机命令,配置测量通道,设置触发通道,获取测量数据,并在测量信号的上升沿和下降沿标记时间戳,根据时间戳计算被测信号的时间间隔和脉冲宽度,将测量结果存放在存储器中,当接收到读取测量结果命令时,通过通讯电路将测量结果上传给上位机,完成一次测量过程;

控制逻辑,包括译码电路,它把控制器的控制信号译码成两个控制信号,控制三态门的工作状态;

三态门,包括32路的三态门电路,每16路分为一组,共两组;它把被测信号转换成标准的数字信号供控制器使用;

光耦电路,包括多路的光耦,把被测信号电平转换成三态门要求的输入电平范围内,并具有光电隔离作用;

通讯电路,包括RS232、RS485或RS422,它实现电路板与上位机的通讯功能;

晶振,包括4MHz或8MHz的石英晶体振荡器,提供标准的频率信号,它的频率决定了被测信号时间间隔的分辨力;

存储器,是数据存储器,用来存放测量结果。

本发明还具有如下技术特征:

1、所述的输入插座,为66脚的插座,型号为J29A-66ZKNP9,对应的插头型号为J29A-66TJHL,第1脚是第1路被测输入信号的正端IN1+,第2脚是第1路被测输入信号的负端IN1-,第3脚是第2路被测输入信号的正端IN2+,第4脚是是第2路被测输入信号的负端IN2-,依次类推,第63脚是第32路被测输入信号的正端IN32+,第64脚是是第32路被测输入信号的负端IN32-,实现测量电路与被测32路时序状态信号的外部输入接口。

2、所述的三态门,选择4片型号为74LS540芯片,每片集成电路有8路输入和8路输出,4片共有32路输入和32路输出;将4片74LS540芯片分成两组,每组有两片74LS540芯片,第1组的16路输入外接光耦电路的输出端01-016,第1组的16路输出外接控制器的数据总线端D0-D15,通过片选线CS0控制其工作状态;第2组的16路输入外接光耦电路的输出端017-032,第2组的16路输出外接控制器的数据总线端D0-D15,通过片选线CS1控制其工作状态;两组三态门把32路被测信号转换成标准的数字信号供控制器使用。

本发明还提供一种制导弹药多路时序状态信号测量方法,采用如上所述的测量电路,方法如下:测量时,将第1路信号S1所在的通道设置为触发通道,在检测到信号S1的上升沿时,启动定时器和计数器工作,开始计时,信号S1上升沿的时间戳标记为0,然后每隔250微秒采样各通道的状态,当信号S2的上升沿到来时,时间戳标记为T2u,当信号S3的上升沿到来时,时间戳标记为T3u,当信号S1的下降沿到来时,时间戳标记为T1d;当信号S1的下降沿到来时,时间戳标记为T1d,当信号S2的下降沿到来时,时间戳标记为T2d,当信号S3的下降沿到来时,时间戳标记为T3d;当时间戳标记完成后,计算时间间隔和脉冲宽度,具体如下:

1)S1和S2时间间隔计算方法

信号S1和信号S2的时间间隔t=T2u-0;

2)S2和S3时间间隔计算方法

信号S2和信号S3的时间间隔t=T3u-T2u;

3)S1脉冲宽度计算方法

信号S1的脉冲宽度T=T1d-0;

4)S2脉冲宽度计算方法

信号S2的脉冲宽度T=T2d-T2u。

本发明的有益效果是:通过将该测量电路设计成一块电路板,内置在自动测试设备的测试单元适配器中,实现了对制导弹药多路时序状态信号时间间隔和脉冲宽度的测量;有效地降低了自动测试设备的成本和复杂度,简化了制导弹药多路时序状态信号的测量方法。

附图说明

图1是测量电路的原理框图。

图2是被测信号示意图。

图1中,J1、通讯插座,J2、输入插座,U1、控制器,U2、控制逻辑,U3、三态门,U4、光耦电路,U5、通讯电路,U6、晶振,U7、存储器。

图2中,S1是第1路时序状态信号,S2是第2路时序状态信号,S3是第3路时序状态信号;图中的T表示信号S1的脉冲宽度,t表示信号S1和S2的时间间隔,Vm表示信号S3的幅度;为了叙述方便,图中只给出了3路被测信号。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

如图1所示,测量电路可以设计成尺寸为50×100大小的电路板,在电路板上设置通讯插座J1和输入插座J2作为外部接口,这两个插座选择标准插座,通过与插座配套的插头连接,便于组装和更换。该电路板内置在自动测试设备的测试单元适配中,该测量电路包括:通讯插座J1,输入插座J2,控制器U1,控制逻辑U2,三态门U3,光耦电路U4,通讯电路U5,晶振U6和存储器U7,通讯插座J1通过通讯电路U5与控制器U1连接,控制器U1还分别与控制逻辑U2、晶振U6、存储器U7、三态门U3连接,三态门U3通过光耦电路U4与输入插座J2连接,

测量电路各部分具体实施方式如下:

1)通讯插座J1,选择9脚的插座,型号为J29A-9ZKNP9(对应的插头型号为J29A-9TJHL),第1脚是RS232的数据发送端TXD,第2脚是RS232的数据接收端RXD,第3脚是RS232的地GND,实现测量电路与上位机通讯的外部接口;

2)输入插座J2,选择66脚的插座,型号为J29A-66ZKNP9(对应的插头型号为J29A-66TJHL),第1脚是第1路被测输入信号的正端IN1+,第2脚是第1路被测输入信号的负端IN1-,第3脚是第2路被测输入信号的正端IN2+,第4脚是是第2路被测输入信号的负端IN2-,依次类推,第63脚是第32路被测输入信号的正端IN32+,第64脚是是第32路被测输入信号的负端IN32-,实现测量电路与被测32路时序状态信号的外部输入接口;

3)控制器U1,选择DSP信号处理器,型号为TMS320F240,采用16位的地址线和数据线,内部有程序存储器,外部有串行通讯接口,实现测量电路的控制功能;

4)控制逻辑U2,选择1片译码器,型号为74LS138,控制器U1的和信号通过或门连接到74LS138的第一个片选端,控制器U1的信号连接到74LS138的第二个片选端;控制器U1的地址线A8-A10连接到74LS138的输入端;74LS138的第1个输出作为CS0,第2个输出作为CS1,分别控制三态门U3两组电路的工作状态;

5)三态门U3,选择4片集成电路,型号为74LS540,每片集成电路有8路输入和8路输出,4片共有32路输入和32路输出。将4片74LS540分成两组,每组有两片74LS540,第1组的16路输入外接光耦电路U4的输出端01-016,第1组的16路输出外接控制器U1的数据总线端D0-D15,通过片选线CS0控制其工作状态;第2组的16路输入外接光耦电路U4的输出端017-032,第2组的16路输出外接控制器U1的数据总线端D0-D15,通过片选线CS1控制其工作状态;两组三态门把32路被测信号转换成标准的数字信号供控制器使用;

6)光耦电路U4,选择32个光耦,型号为TLP521-1,每个光耦对应一路被测信号,光耦输入端电阻为1KΩ,可以使光耦的输入电压范围为0-30V,当输入电压低于2.5V时,光耦不导通,当输入电压大于3V时,光耦导通;实现了32路被测信号的电平转换和光电隔离功能;

7)通讯电路U5,选择一片集成电路,型号为MAX232,其一端与控制器U1的串口SPI连接,另一端与通讯插座J1连接,实现RS232串行通讯功能;

8)晶振U6,选择4MHz的有源晶振,型号为H4M5V,可以实现最低250微秒的时间间隔测量;

9)存储器U7,选择一片静态RAM,型号为CY7C1049B,可以存储512K的测量数据。

如图2所示,制导弹药多路时序状态信号为单脉冲信号,测量时,将第1路信号S1所在的通道设置为触发通道,在检测到信号S1的上升沿时,启动定时器和计数器工作,开始计时,信号S1上升沿的时间戳标记为0,然后每隔250微秒采样各通道的状态,当信号S2的上升沿到来时,时间戳标记为T2u,当信号S3的上升沿到来时,时间戳标记为T3u,当信号S1的下降沿到来时,时间戳标记为T1d;当信号S1的下降沿到来时,时间戳标记为T1d,当信号S2的下降沿到来时,时间戳标记为T2d,当信号S3的下降沿到来时,时间戳标记为T3d。当时间戳标记完成后,便可计算时间间隔和脉冲宽?#21462;?#20855;体如下:

1)S1和S2时间间隔计算方法

信号S1和信号S2的时间间隔t=T2u-0;

2)S2和S3时间间隔计算方法

信号S2和信号S3的时间间隔t=T3u-T2u;

3)S1脉冲宽度计算方法

信号S1的脉冲宽度T=T1d-0;

4)S2脉冲宽度计算方法

信号S2的脉冲宽度T=T2d-T2u。

进一步说明:

制导弹药多路时序状态信号持续时间短,脉冲窄,32路脉冲持续时间小于3秒,采用16位的计数器和定时器,可完全满足测量要求。当本发明扩展应用到持续时间更长的多路时序状态信号测量时,可以使用32位的计数器和定时器,以提高长时间间隔的测量能力。

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