何莽莽

摘 要：通用電子安全系統(tǒng)測試儀研發(fā)的目的是對電子安全系統(tǒng)工作的可靠性加以檢驗，同時為了保證檢驗引信的可靠性和安全性，電子安全系統(tǒng)測試儀的設(shè)計應(yīng)滿足一定的技術(shù)要求。據(jù)此，本案筆者討論一種以AVR單片機(jī)為基礎(chǔ)的電子安全系統(tǒng)測試儀通用設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：AVR；電子安全系統(tǒng)；通用電子安全系統(tǒng)測試儀

從引信檢驗的可靠性與安全性角度來講，電子安全系統(tǒng)測試儀的設(shè)計應(yīng)滿足如下技術(shù)與功能要求：模擬控制信號、監(jiān)測工作狀態(tài)、監(jiān)測引信解保狀態(tài)、電壓實時監(jiān)測與存儲、信息交換、RS485通信、安全提示、自檢及檢定等。另外，從引信測控任務(wù)的實現(xiàn)來看，工控機(jī)內(nèi)設(shè)功能板卡+外設(shè)穩(wěn)壓電源的測控模式具有操作繁瑣、無法自動判別引信合格與否、無法在惡劣環(huán)境下有效檢測引信及無法同時用同一臺安全系統(tǒng)測試儀測試不同型號的引信。鑒于此，下文介紹一種以AVR單片機(jī)為基礎(chǔ)的引信電子安全系統(tǒng)片上可編程測試儀。

一、測試類型自動識別技術(shù)

電子安全系統(tǒng)測試儀分為檢定、自檢和引信檢測三種測試類型，同時利用測試電纜上的識別點，便可區(qū)分16（或24）種電纜，當(dāng)前設(shè)計完成的電纜包括自檢或檢定電纜、引信測試電纜，即：僅需將電纜接入引信檢測接口，測試儀通電以后便可先識別電纜，繼而啟動自檢、檢定和引信檢測程序。

二、引信檢測合格自動判別技術(shù)

在工控機(jī)測控模式下，一般先利用人眼觀察CDU電壓波形與數(shù)據(jù)等引信關(guān)鍵數(shù)據(jù)，再依據(jù)如下理論判斷引信合格與否：CDU電壓在起爆信號前的均值為（3-5）±0.3V，而在起爆信號后的均值降至2V以下，且下降缺口的寬度應(yīng)在40-200ms以下。與此相比，在引信電子安全系統(tǒng)片上可編程測試儀中，通過對引信的型號及其測控時序、性能參數(shù)等進(jìn)行分析，便可獲得測試儀的測控數(shù)學(xué)模型，用以判斷不同型號引信合格與否，同時通過解除引信保險及存儲和實時判讀性能參數(shù)，便可獲得引信的動作數(shù)據(jù)，用以判斷引信檢測模塊合格與否，從而實現(xiàn)對引信合格與否進(jìn)行自動測試。另外，對CDU電壓采用數(shù)字濾波技術(shù)及FIFO數(shù)據(jù)采用滑動時間窗進(jìn)行處理，即：先對起爆信號前后特定時間窗中的CDU電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采樣，然后再利用軟件對引信合格與否進(jìn)行自動判讀。

三、高可靠性、低成本和高環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計

電子安全系統(tǒng)測試儀使用ATMega單片機(jī)，可完成從A/D采集到下載全過程的一體化設(shè)計，即：以MOS管和光繼電器取代機(jī)械繼電器來對主電源輸出進(jìn)行控制及對控制信號進(jìn)行解保等，同時選用具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、可靠性高、功耗低、體積小和成本低等優(yōu)點的鐵電存儲器。另外，在電子安全系統(tǒng)測試儀中采用可靠、簡潔的整機(jī)裝配技術(shù)，在這一技術(shù)下，僅需插接鋪設(shè)面板、測控印制板等組件即可，因此具有較強(qiáng)的可維修性，同時將一切對外接口隱設(shè)在測試儀的外表面下，以實現(xiàn)防潮、防塵和防撞等目的。電子安全系統(tǒng)測試儀的體積為264*178*119mm，而其質(zhì)量為4±0.4kg。引信測控儀采用了檢測盒模式，其環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)如下：工控機(jī)的最高、最低工作溫度及抗沖擊力分別為為0℃、40℃和20（5-7ms）；檢測盒的分別為-40℃、65℃和60（6-12ms）。據(jù)此，與工控機(jī)模式相比，檢測盒模式的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)。

四、通用化設(shè)計

電子安全系統(tǒng)測試儀的通用化設(shè)計是從可擴(kuò)展性與通用性的角度建立標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件平臺，以滿足未來常規(guī)引信測試的要求。

（1）首先找出不同常規(guī)型號引信檢測在A/D數(shù)據(jù)實時采集與存儲、解保控制等上的共性，即其單片機(jī)的核心芯片、時鐘、A/D采樣、存儲和通信功能芯片均具有通用性，其中信號線可重復(fù)使用。另外，在測試儀中設(shè)計的控制與測量回路具有充足的冗余量，以解決解保信號電壓體制、控制通路數(shù)量和引信返回測量信號的電壓幅值不一的問題。

（2）針對多電壓體制兼容的問題，要求兼容5V/28V的解保信號和40V/28V的引信供電信號。為此，設(shè)計了通用的引信檢測接口，并將不同引信類型的電源、測試信號、控制信號及測試電纜識別點等集合于此。

（3）在電子安全系統(tǒng)測試儀中，電壓體制相同時的引信解保信號、引信返回測量信號端口及引信檢測接口與檢定結(jié)構(gòu)允許重復(fù)使用。

（4）當(dāng)采用模塊化設(shè)計軟件時，將A/D采樣模塊、檢定、自檢、數(shù)據(jù)存儲、引信解保狀態(tài)檢測及上位機(jī)通信模塊設(shè)計為公用模塊，同時共設(shè)計了6種引信自動識別功能，即：在引信檢測中，直接進(jìn)入自動檢測程序，而在不同型號引信的檢測中，僅需更換檢測電纜。

（5）在與上位機(jī)間設(shè)計了通用調(diào)控與通信協(xié)議，具體將設(shè)備代碼集及命令表示為一個字節(jié)，并分別擴(kuò)展至256種設(shè)備和相應(yīng)的控制命令中，其中可將命令參數(shù)擴(kuò)展為250個，以滿足未來引信檢測對擴(kuò)展性和通用性的要求，詳見圖1。

綜上，據(jù)使用結(jié)果顯示，從上述方面設(shè)計的電子安全系統(tǒng)測試儀完全滿足設(shè)計要求，且在保證供電質(zhì)量上具有重要作用。

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（作者單位：西華大學(xué)）