CN102478448A

CN102478448A - 频率时间同步显示协调系统

Info

Publication number: CN102478448A
Application number: CN2010105662236A
Authority: CN
Inventors: 邱凯; 王娟; 朱黎明; 顾华; 俞劲松; 王海东; 宋健
Original assignee: Shanghai Space Precision Machinery Research Institute
Current assignee: Shanghai Space Precision Machinery Research Institute
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-05-30

Abstract

本发明公开了一种频率时间同步显示协调系统，包括主机单元、从机单元、键盘单元和显示窗口单元，相互连接的主机单元和从机单元均采用ATMEL公司的MCS一52系列中的AT89S52单片机，主机单元连接显示窗口单元，从机单元连接键盘单元，主机单元和从机单元的芯片均以12MHz晶振作为芯片主频时钟源基准，显示窗口单元数据显示采用LED动态扫描方式。本发明应用集成硬件和汇编软件相结合方式，替代原有的纯分类元件组合的复杂硬件系统，使电路简化和可靠性提高，并增加系统的可扩展性。

Description

频率时间同步显示协调系统

技术领域

本发明涉及一种运用于大型环境振动试验的频率、时间同步显示协调装置。

背景技术

在大型环境振动试验项目中，需要产品装备、试验实施、激励施加、产品监测与测试等多个专业岗位需同一时间或频率基准来协同完成。而频率、时间同步显示协调系统正是提供协调各个不同专业和岗位人员的同一基准的时间或频率。该系统的优劣将极大影响到试验项目的实施和监测系统的数据准确性，是影响到试验成败的关键硬件环节。

目前，常见的显示协调系统还是80年代的Z80系统，其频率显示功能已经丧失，只能通过时间人工换算成频率数值实现频率的协调统一，且由于设备老化、接触松动轻微的晃动都会使系统无法正常显示，给试验带来极大的风险和隐患。其主要缺点是：(1)系统内核技术落后；(2)操作界面不友好；(3)频率数值需人工换算，精度小；(4)多板块分类元件组合稳定性差；(5)系统整体维护困难。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题是为大型环境振动试验提供一套可靠的频率、时间同步显示协调系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种频率时间同步显示协调系统，包括主机单元、从机单元、键盘单元和显示窗口单元，相互连接的主机单元和从机单元均采用ATMEL公司的MCS-52系列中的AT89S52单片机，主机单元连接显示窗口单元，从机单元连接键盘单元，主机单元和从机单元的芯片均以12MHz晶振作为芯片主频时钟源基准，显示窗口单元数据显示采用LED动态扫描方式。

优选地，本发明上述频率时间同步显示协调系统中，从机单元并接外部小电压驱动电路。

本发明应用集成硬件和汇编软件相结合方式，替代原有的纯分类元件组合的复杂硬件系统，使电路简化和可靠性提高，并增加系统的可扩展性。主机单元和从机单元集成硬件主要采用ATMEL公司的MCS-52系列中的AT89S52单片机作为核心硬件，该硬件应用已很成熟，其以8051为基核具有极好的兼容性，应用十分方便。

在大型环境振动试验项目中，对多个专业岗位协同一致性要求非常高。在大型环境振动试验过程中，试验噪声过大，无法听清试验现场指挥的声音，只能通过频率、时间同步显示协调系统协调各个专业岗位统一操作。该系统的设置和显示要求特殊、其它行业应用较少，并且涉及两个测试振动专业，实现较为困难，市场没有成品，而老的系统过于老化，电路结构复杂，器件已淘汰，基本无法维修使用。因此采用本发明具有以下优点：(1)采用集成硬件，可靠性提高；(2)采用硬件为主流产品，维护方便，周期短；(3)交互界面友好，操作简便；(4)主、从机单元功能由软件编译实现，使系统具有可扩展性。

附图说明

图1是本发明频率时间同步显示协调系统硬件线路示意图。

图2是本发明频率时间同步显示协调系统从机单元程序流程图。

图3是本发明频率时间同步显示协调系统防颤抖干扰时序图。

图4是本发明频率时间同步显示协调系统主机单元程序示意流程图。

图5是本发明频率时间同步显示协调系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

如图1和5所示，本发明优选实施例提供的频率时间同步显示协调系统，包括主机单元、从机单元、键盘单元和显示窗口单元，相互连接的主机单元和从机单元均采用ATMEL公司的MCS-52系列中的AT89S52单片机，主机单元连接显示窗口单元，从机单元连接键盘单元，主机单元和从机单元的芯片均以12MHz晶振作为芯片主频时钟源基准，显示窗口单元数据显示采用LED动态扫描方式；从机单元并接外部小电压驱动电路。

如图1和5所示，本实施例主要利用两片AT89S52微处理芯片作为主、从机单元实现信号处理与控制。从机单元主要负责键盘单元扫描和编码。主机单元主要负责根据从机单元编码进行解码并对内部参数设定，进行运算和结果实时输出。主、从机单元的功能实现通过汇编语言进行编译。

以下再从从硬件和软件两部分对本实施例提供的频率时间同步显示协调系统具体说明如下：

1.核心硬件部分

1.1从机单元硬件接口电路

用从AT89S52(从机单元)完成键盘单元输入和编码两种功能，键盘单元按键设置：数字键0～9、小数点键、负号键、分键、秒键、起始频率键、终止频率键、频率线性斜率键、倍频乘键、开始暂停键。

(1)采用独立式键盘单元，按键的工作互不干扰，编码灵活、结构简单、容易识别。完全可满足该系统20个左右按键的要求。

(2)利用了主从连接同步信号线(即从机单元P2.5与主机单元P3.3连接线)，确保了从机单元对主机单元送键编码的时序控制。

(3)采用输入端串接100欧姆电阻后接地方式，提高了对外部感应电的抗干扰能力。

(4)在开始暂停键处并接了一路外部小电压驱动电路，可实现外部小信号设备对该系统的启动、暂停控制，完成外设线控功能。

1.2主机单元硬件接口电路

用主AT89S52(主机单元)完成输入数据的规格化、时间的定(计)时及到点提示、频率的线性(非线性)循环扫频运算处理、数据显示功能。

(1)对于数据显示采用LED动态扫描方式，即一位一位地轮流点亮各显示器显示各自的数码。由于个数码管(LED)的字段数据线是并联使用的，因而大大简化了硬件线路，节约主机单元I/O口资源。

(2)为了完成时间的定(计)时到点提示功能，设计了蜂鸣提示电路作为到时提示。P3.2连接到一个驱动电路三极管的基极起到对蜂鸣电路的控制作用。

(3)采用了12MHz晶振作为芯片主频时钟源，每个指令周期执行时间为1μs，对于时间的计算准确度得到大幅提升。

在整个硬件设计制作中主要从可靠性、便于维护性考虑，采用分块组合的方式，包括：键盘单元块、主控制块、显示块、电源块。对于部分出故障，只需要更换相应的电路块即可。

2.系统软件

2.1从机单元软件

如图2所示，从机单元的主要任务就是完成键盘单元的输入和键码的输出控制，在程序设计中运用了按序循环的方式对键盘单元各键进行扫描采集。整个键盘单元扫描一次仅需64μs(主频12MHz)，这就意味着不会漏掉按键动作。

如图3所示，采用内部编码方式，提高了硬件结构的可重塑性，即在不改变电路布局的情况下通过改变内部的编码就可完成对按键功能重新调整，对于按键动作的确认上使用了防颤抖设计，防止干扰尖脉冲触发。

当键盘单元出现有效闭合键时，立即屏蔽其它按键，将最早按下键对应键号编码自动送出输出口，并等待主AT89S52(主机单元)同步应答信号，再对输出端口复位(01FH)，确认按键释放后开始继续循环扫描键盘单元。使主从机单元在键码通讯信传输中保持时序协调一致，不至于漏掉或重复识别键码。

由于从机单元的工作目的单一，在加入防干扰程序后指令仍然非常简练，所以代码执行效率非常高。

2.2主机单元程序

如图4所示，主机单元在功能上主要完成时间、频率运算，数据显示。整个程序运行中可以通过“开始/暂停”键对其过程进行暂停、继续的本地控制或远程线控。

主程序采用了模块化设计，具有很好的移植性，在完成不同功能时，相对应地调用个功能子程序模块。子程序主要包括：数字输入实时显示子程序、输入数据规格化子程序、时间计算子程序、延时子程序、查表子程序、双字节有符号浮点运算子程序、四字节有符号浮点运算子程序、计算结果数据显示子程序、线性扫频子程序、非线性扫频子程序等。

在时间和频率非线性运算中，均采用双字节浮点运算，它们的工程计算精度分别达到0.001和0.06。在频率线性运算中，采用四字节浮点运算，它的工程计算精度达到0.006。以足够满足该系统在工程中的应用。

在程序流程上采用功能分类，运算上精度分别计算。以达到缩短运算时间、提高计算能力，增加结果数据准确度的效果。

Claims

1.一种频率时间同步显示协调系统，其特征是，包括主机单元、从机单元、键盘单元和显示窗口单元，相互连接的主机单元和从机单元均采用ATMEL公司的MCS-52系列中的AT89S52单片机，主机单元连接显示窗口单元，从机单元连接键盘单元，主机单元和从机单元的芯片均以12MHz晶振作为芯片主频时钟源基准，显示窗口单元数据显示采用LED动态扫描方式。

2.根据权利要求1所述的频率时间同步显示协调系统，其特征是，从机单元并接外部小电压驱动电路。