CN102426422A

CN102426422A - 一种计算机测控装置模块化设计方法

Info

Publication number: CN102426422A
Application number: CN2011104341514A
Authority: CN
Inventors: 姜晓爱
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2012-04-25

Abstract

本发明一种计算机测控装置的模块化设计方法，其主要包括CPU板、信号调理板、A/D采集板、I/O开关板、电源板和滤波板。采用嵌入式CPU模块方案，通过CPLDL逻辑电路实现逻辑电路集成设计。通过模块化设计采集、信号调理、I/O开关控制，独有的模块化设计使在信号采集和开关控制方面具有易扩展性。通过滤波板的巧妙的结构化介入，使该测控设备具有良好的抗干扰能力。该设备具有多路采集、多路控制及多机通讯功能。

Description

一种计算机测控装置模块化设计方法

一、技术领域

本发明为一种计算机测控装置模块化设计方法，属于计算机测控硬件技术领域，具体涉及信号测量、滤波及控制技术。

二、背景技术

在某飞行器地面系统中，飞行前地面检测机构检测及控制是十分关键的环节。因此，地面计算机测控设备是实现检测和控制的关键设备。传统的飞行器地面检测及控制通道少无自动化控制，检测内容单一。为解决此问题，本发明设计一套嵌入式计算机测控系统，由计算机来实现信号检测和自动控制。提高了检测和控制的自动化程度，同时具有高可靠性。

三、发明内容

(1)目的：本发明的目的在于提供一种计算机检测控制设备，应用该设备，可以可靠的实现检测、控制及多机通讯。

(1)技术方案：本发明是一种计算机检测控制硬件设计，其主要内容包括控制计算机板、信号采集板、信号调理板、开关量I/O板、滤波板、底板、电源板等硬件设计。

测控设备硬件设计采用模块化设计思想，按照功能和应用分为计算机板、电源板、信号调理板、A/D采集板、开关量I/O板、底板和滤波板。

电源板实现电源的DC-DC转换，包括28V转13V、28V转-13V、28V转5V三种。

计算机板是全系统的控制核心，采用嵌入式CPU设计方案，通过CPLD逻辑电路进行地址译码和串行口扩展，实现数据采集及控制。同时设计一个CPLD逻辑电路实现数据的I/O双向控制、数据线和地址线驱动。

信号调理板实现对信号的放大及电平转换。

A/D采集板实现对模拟信号的采集和A/D转换。A/D采集通道可达16路。

开关量I/O板实现对地面机构的控制，可同时驱动20路继电器等切换装置。该设备扩展性好，易扩展。

计算机板、信号调理板、A/D采集板、开关量I/O板通过与底板上的插座相连安装在底板上进行固定、底板除实现功能板安装固定外，还实现信号互连和信号驱动等。

滤波板实现信号入出的滤波。

以上各功能板安装在一个控制器壳体内。通过插座与外部设备进行连接。插座按照功能分为电源插座、通讯插座、模拟量插座及开关量控制插座。

本发明为一种地面检测、控制及多机通讯的测控装置。应用该装置，可以实现地面快速检测、控制及多机通讯，该设备可靠性高。

四附图说明

图1测控装置组成框图

图2测控装置CPU板组成框图

图3测控装置信号测量框图

图4测控装置开关量控制框图

图5测控装置各板卡信号连接框图

5 具体实施方式

结合测控装置附图，对本发明中的各部分设计方法作进一步的说明：

本发明一种计算机测控装置设计，该设计具体步骤如下：

步骤一：测控装置总体组成

该计算机测控装置主要功能信号测量和装置的控制及多机通讯等功能。为此，采用嵌入式计算机方案进行设计。该测控设备的控制核心为CPU板，CPU板采用嵌入式CPU方案，进行地址译码、数据读写控制、通讯口扩展。信号调理板对模拟小信号进行放大及电平转换。A/D采集板实现对16路模拟信号数据采集和A/D12位转换，采集精度高。I/O开关板实现对执行机构继电器机构的开关量控制。A/D采集板、开关板通过数据线、地址线和控制线实现与CPU板的电连接。所有测控装置的信号均通过滤波扳滤波后入、出设备。电源板对28V进行DC-DC变换成+13V、-13V、5V后为CPU板、A/D板、开关板、调理板进行供电。底板上除实现各功能板互连外，还对数据线、地址线和控制线进行驱动。

步骤一：CPU板设计

计算机板是全系统的控制核心，采用嵌入式PC104设计方案，通过CPLD逻辑电路进行地址译码和串行口扩展。同时一个CPLD逻辑电路实现数据的I/O双向控制。数据线和地址线进行驱动。

CPU板由PC104CPU模块、CPLD译码电路、CPLD读写控制逻辑电路及串行口扩展电路组成。

步骤二：信号调理板设计

信号调理板对传感器输入的小信号进行隔离放大，同时将信号电平转换成±5V适合A/D采集。

步骤三：A/D采集板设计

通过16选一多路开关扩展A/D采集通道。同时A/D板对进入的读写等控制信号进行驱动，选用的A/D转换芯片为16位A/D转换，转换精度高。

步骤四：I/O开关板设计

开关板首先将CPU板送来的读信号、写信号、数据线、地址线进行驱动以提高抗干扰能力。通过CPLD逻辑电路实现多路I/O的输入、输出控制。通过放大电路和比较电路实现I/O信号的电平转换和放大。

步骤五：底板设计

地板主要实现CPU板、信号调理板、开关板和电源板的信号互连互通。实现各种控制信号的驱动和串口通讯的电平转换功能。

步骤六：电源板设计

通过不同的电源转换电路实现系统输入28V电源向5V、+13V、-13V的转换。

5V、+13V、-13V的电源地分别为数字地、模拟地和功率地，通过对滤波板的地线处理实现各种地线的巧妙共接，达到滤波抗干扰目的。

步骤七：滤波板设计

滤波板上安装有多个滤波器，实现信号、电源等滤波功能。将滤波板设计成独立的模块介入到信号内进行滤波，使所有的信号滤波设计独立、易于集成易于安装并且滤波性能良好。

Claims

1.一种计算机测控装置模块化设计方法，通过模块化设计，该测控装置可实现多路信号采集、多路开关控制及多机通讯功能。其主要包括CPU板、信号调理板、A/D采集板、I/O开关板、电源板和滤波板。采用嵌入式CPU模块方案，通过CPLDL逻辑电路实现逻辑电路集成设计，通过模块化设计采集、信号调理、I/O开关控制。通过滤波板的巧妙的结构化介入，使该测控设备具有良好的抗干扰能力。

2.根据权利要求1所述的一种计算机测控装置模块化设计方法，其特征在于：所有的板卡设计为模块化设计，通过底板实现各板卡信号间的互连互通，通过增加信号条理板、开关板可实现系统扩展，因此扩展性好。

3.根据权利要求1所述的一种计算机测控装置模块化设计方法，其特征在于：所述的滤波板是提高信号抗干扰的关键所在，滤波板以一个完整独立的模块设计介入各模块化板卡之间，与各信号间连接简单。