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(多图) 基于DSP的ATV-ATT中控系统设计

陈玲?? 李军?? 朱明珠 南京理工大学?? 2012年04月11日 ?? 收藏0
为有效应对突发性、规模性的恐怖暴力事件,非致命性防暴武器的研制越来越受到各国的重视,研制以高机动性的ATV作为武器平台的防暴武器系统对提高反恐作战能力具有重大意义,而现代化的控制系统又使得整个武器系统更加可控化,智能化。因此,这里提出一种基于DSP的ATV-ATT中控系统设计方案。该设计是以DSP TMS320F2812作为控制核心,通过手柄控制武器装置的俯仰运动和回转运动,以及通过按键方式控制其徽动、测距、自动瞄准和发射模式设定等前期准备工作,当操作人员按下射击按钮后,武器控制系统根据所设定条件自动形成允许发射信号,随后武器就被发射或投放出去。同时系统带有自检及存弹检测功能。

1 系统设计方案

全地形反恐防暴武器系统ATV-ATT中控系统的功能主要是完成对武器系统运动、测距、瞄准、发射等一系列控制,如图1所示,该系统包括3大模块:运动模块、按键模块和通信模块。

图1:控制系统功能图
图1:控制系统功能图

1.1 运动控翻模块

在控制系统中,通过手柄操纵杆控制发射装置的俯仰运动和回转运动。手柄可以等效成两个独立的电位器,模拟电压的范围在0~3 V,符合A/D转换模块的采集电压范围,经过DSP(TMS320F2812)的A/D转换和事件管理器(EV)的PWM波形生成,分别输出两路PWM波形控制步进电机(90BYG3502)转速,而方向则通过DSP强大的IO端口输出高低电平信号来控制,此信号为高电平时电机为顺时针旋转,低电平时则为反方向逆时针旋转。但由于DSP的输出信号的电压幅值在0~3.3 V之间,不能满足步进电机驱动器(MSa-3H090M)的信号幅值范围,因此将这4路信号经过升压驱动电路后传送到电机驱动器,进而实现对电机的控制。

同时系统中还有瞄准功能,激光测距仪与视频成像仪的光轴共轴,当视频成像仪在屏幕中显示的瞄准点指向目标时,按下测距按键即可触发激光测距仪测距信号,DSP根据当前状态下水平倾角仪两垂直轴与水平面的夹角,经过特定的算法,计算出发射状态下两方向位移,DSP给出电机驱动信号驱动电机,并实时比对倾角仪的读数,达到计算值允许的阈值范围内,即认为瞄准完成可进行发射。

DSP TMS320F2812是一种低功耗的32位定点数字信号处理器。除具有一般DSP的优点外,它还采用高性能静态CMOS技术,电压从5 V降为3.3 V,内核电压降为1.8 V,减少了功耗。指令执行速度最高150 MHz,几乎所有指令都可在6.67 ns的单周期内完成。该芯片还具有大量外设资源,如A/D转换、定时器、各种串口(同步和异步),看门狗、CAN总线/PWM发生器、数字IO脚等。因此选用DSP TMS320F2812作为系统控制器。

1.2 按键模块

参数控制包括微动按键的控制和2种发射模式按键控制,按下测距按键可以改变DSP中脉冲频率,利用手柄对发射装置进行细微控制。发射模式按键控制DSP相应参数,使武器按照既定发射模式发射。发火机构通过继电器来控制,本设计中采用GTJ8-8A型固态继电器,发射按键经DSP的通用IO端口向继电器提供控制信号,48 V作为激发电压进行点火,从而实现发射过程。

1.3 通信模块

TMS320F2812器件包含了串行通信接口SCI模块。该SCI模块带有与RS-232标准一致的异步串口,使得TMS320F2812可以方便地与其他使用标准格式的异步外设进行数据通信。在本设计中通信子系统就是通过标准RS-232串口完成DSP与水平倾角仪,激光测距仪和视频成像仪之间的数据通信控制。

2 系统硬件设计

图2:控制系统原理图
图2:控制系统原理图

图2为该系统设计的原理框图,这里主要给出升压驱动电路和电源电路的设计。

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ATV-ATT? 中控系统? TMS320F2812?

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