CN112765093B - 一种航天设备台时记录装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种航天设备台时记录装置，包括多个监测接口、与所述多个监测接口对应的多个按键、处理器以及存储器：多个监测传感器设置在航天设备的被监测元件上，所述多个监测传感器通过多个监测接口与所述处理器向连接；所述多个按键与所述处理器相连接，通过所述多个按键启动相应监测接口的监测记录任务；所述处理器将该监测记录任务对应的监测数据存储在与所述处理器相连的存储器中。本发明的航天设备台时记录装置实现了装置的小型化，可以同时采集多个元件的工作状态，功耗低，可以保证每个监测接口采集的数据全部写入到存储器中，解决了写入信号的跳边沿可能导致数据写入错误的问题，降低数据采集过程中噪声、毛刺，提高数据采集的准确性。

Description

一种航天设备台时记录装置
技术领域
本发明涉及航天设备监测技术领域，特别是一种航天设备台时记录装置。
背景技术
现有技术中，一般航天设备中的电子器件的工作状态，比如是否工作、工作时长、电流大小等采用示波器进行监测，由于示波器体积巨大，不方便携带，且航天设备中的电子元器件众多，难以采用示波器进行监测，现有技术中，也有采用上位机、下位机的模式进行监测，采集设备仍然复杂，不便于携带。
现有技术中，处理器一直监听监测端口，消耗设备的电能，降低了设备的使用时间。
现有技术中，在数据写入时，由于单片机一般不具有操作系统，各进程之间如何确定每个进程使用的时间片是一个难题，如何保证所采集的数据能得到相应的时间片是现有技术中的一个困难所在。且由于单片机写入速度较慢，在写入信号的跳边沿可能导致数据写入错误，比如写入的是0，也行防止写入的数据出错，另外，写入数据时，需要在NANDFLASH的映射表中查找写入地址，降低了写入速度。
还有，现有技术中，监测接口采集的数据存在噪声、毛刺等，由于单片机处理能力有限，难以采用软件处理，因此，需要设计相应的电路结构，去掉噪声、毛刺等。
发明内容
本发明针对上述现有技术中的缺陷，提出了如下技术方案。
一种航天设备台时记录装置，该装置包括多个监测接口、与所述多个监测接口对应的多个按键、处理器以及存储器：
多个监测传感器设置在航天设备的被监测元件上，所述多个监测传感器通过多个监测接口与所述处理器向连接；
所述多个按键与所述处理器相连接，通过所述多个按键启动相应监测接口的监测记录任务；
所述处理器将该监测记录任务对应的监测数据存储在与所述处理器相连的存储器中。
更进一步地，通过所述多个按键启动相应监测接口的监测记录任务的过程为：当一个监测传感器设置在被监测元件上后，将该监测传感器与多个监测接口中的一个监测接口相连接，按下该监测接口对应的按键，所述处理器采集到所述按键的按键信号后，创建一个监测记录任务进程，通过所述监测记录任务进程采集对应的监测接口的监测数据，并将所述监测数据写入到所述存储器中。
更进一步地，所述监测传感器是电流互感器，其监测被监测元件的工作状态。
更进一步地，所述装置使用内置锂电池供电或外接移动电源供电。
更进一步地，所述装置还包括显示单元，所述显示单元与所述处理器相连接。
更进一步地，所述显示单元为数码显示管3642AH93，所述处理器为单片机STM32F429VET6，所述数码显示管3642AH93与所述单片机STM32F429VET6通过芯片AIP60相连接，所述单片机STM32F429VET6的PB5、PB6管脚分别与芯片AIP60的DAT、CLK管脚相连接，所述数码显示管3642AH93的管脚DIG1至DIG4分别与芯片AIP60管脚DIG1至DIG4相连接，所述芯片AIP60通过DAT管脚接收来自单片机的待显示信号，并将所述待显示信号转换为4位数字，通过管脚DIG1至DIG4发送至所述数码显示管3642AH93进行显示。
更进一步地，当有多个监测记录任务进程采集对应的监测接口的监测数据时，设当前监测记录任务进程的个数为N，将每个监测记录任务进程Pi采集的数据量记为taski，则计算出每个监测记录任务进程所占用处理器的时间为wilntaski，每个监测记录任务进程在所占用的处理器的时间wilntaski内将所述监测数据写入到对应的监测记录任务文件Fi中。
更进一步地，所述存储器为NANDFLASH。
更进一步地，在处理器的内部缓存构建指针数组用于记录每个监测记录任务进程Pi对应的监测记录任务文件Fi在NANDFLASH中写入地址，在所占用的处理器的时间wilntaski内相应的监测记录任务进程Pi写入监测数据时，所述处理器直接从指针数组获取对应的写入地址，基于所述写入地址写入监测数据。
更进一步地，所述处理器在所述任务文件Fi写入完成后，从所述任务文件Fi读取写入时间wilntaski的开始一定时间T内的监测数据，判断该一定时间T内的监测数据是否为空白，如果是，则将该部分监测数据删除。
本发明的一种航天设备台时记录装置，包括多个监测接口、与所述多个监测接口对应的多个按键、处理器以及存储器：多个监测传感器设置在航天设备的被监测元件上，所述多个监测传感器通过多个监测接口与所述处理器向连接；所述多个按键与所述处理器相连接，通过所述多个按键启动相应监测接口的监测记录任务；所述处理器将该监测记录任务对应的监测数据存储在与所述处理器相连的存储器中。本发明的航天设备台时记录装置实现了装置的小型化，采用内置电源或外接锂电池供电，可以同时采集多个元件的工作状态，比如10个，并可以自动记录各个元件的监测数据，大大方便了航天设备的工作状态监测，便于航天发射场、实验场使用，本发明通过设置了与监测接口对应的按键，当按键按下后，对应的端口才开始进行监测数据的采集，避免了处理器一直监听监测接口，节约了设备的功耗，提高了设备的工作时间，通过本发明的数据写入方法，可以保证每个监测接口采集的数据全部写入到存储器中，本发明对写入的数据进行校验，解决了由于单片机写入速度较慢，在写入信号的跳边沿可能导致数据写入错误的问题，通过本发明提出的监测接口的具体电路结构，其可以降低数据采集过程中噪声、毛刺，提高数据采集的准确性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是根据本发明的实施例的一种航天设备台时记录装置的示意图。
图2是根据本发明的实施例的记录装置中的单片机电路连接图。
图3是根据本发明的实施例的记录装置中的数码管电路连接图。
图4是根据本发明的实施例的记录装置中的监测接口电路连接图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1示出了本发明的一种航天设备台时记录装置，该装置包括多个监测接口101、与所述多个监测接口对应的多个按键102、处理器103以及存储器104：多个监测传感器设置在航天设备的被监测元件上，所述多个监测传感器通过多个监测接口101与所述处理器103向连接；所述多个按键102与所述处理器103相连接，通过所述多个按键102启动相应监测接口101的监测记录任务；所述处理器103将该监测记录任务对应的监测数据存储在与所述处理器103相连的存储器104中。
现有技术中，一般航天设备中的电子器件的工作状态，比如是否工作、工作时长、电流大小等采用示波器进行监测，由于示波器体积巨大，不方便携带，且航天设备中的电子元器件众多，难以采用示波器进行监测，现有技术中，也有采用上位机、下位机的模式进行监测，采集设备仍然复杂，不便于携带。因此，本发明的航天设备台时记录装置实现了装置的小型化，采用内置电源或外接锂电池供电，可以同时采集多个元件的工作状态，比如10个，并可以自动记录各个元件的监测数据，大大方便了航天设备的工作状态监测，便于航天发射场、实验场使用，这是本发明的一个重要发明点。
在一个实施例中，为了提高监测效率，防止处理器一直监听监测端口，本发明通过所述多个按键启动相应监测接口的监测记录任务的过程为：当一个监测传感器设置在被监测元件上后，将该监测传感器与多个监测接口中的一个监测接口相连接，按下该监测接口对应的按键，所述处理器采集到所述按键的按键信号后，创建一个监测记录任务进程，通过所述监测记录任务进程采集对应的监测接口的监测数据，并将所述监测数据写入到所述存储器中。即本发明通过设置了与监测接口对应的按键，当按键按下后，对应的端口才开始进行监测数据的采集，避免了处理器一直监听监测接口，节约了设备的功耗，提高了设备的工作时间，这是本发明的另一个重要发明点。
在一个实施例中，所述监测传感器是电流互感器，其监测被监测元件的工作状态，即通过监测元件的电流大小判断其是否处于工作状态，以及工作状态是否正常，这是因为监测元件的工作电流正常情况下都是处于一个范围内，超过该范围则认为异常，可通过处理器控制蜂鸣器发出警报，这是本发明的另一个发明点。
在一个实施例中，所述装置还包括显示单元，所述显示单元与所述处理器相连接。如图2、3所示，所述显示单元为数码显示管3642AH93，所述处理器为单片机STM32F429VET6，所述数码显示管3642AH93与所述单片机STM32F429VET6通过芯片AIP60相连接，所述单片机STM32F429VET6的PB5、PB6管脚分别与芯片AIP60的DAT、CLK管脚相连接，所述数码显示管3642AH93的管脚DIG1至DIG4分别与芯片AIP60管脚DIG1至DIG4相连接，所述芯片AIP60通过DAT管脚接收来自单片机的待显示信号，并将所述待显示信号转换为4位数字，通过管脚DIG1至DIG4发送至所述数码显示管3642AH93进行显示。本发明可通过短按按键在数码显示管显示对应的监测接口所监测的元件的工作时长，方便用户查看，即本发明提出了上述电路的具体连接关系，其可以实现本设备的小型化，使得本设备便于携带，且实现了监测数据的显示，这是本发明的另一个重要发明点。
在一个实施例，由于本发明为了实现设备的小型化，设备采用单片机作为处理器，由于单片机处理能力有限，为了将采集的数据及时的写入存储器中，本发明提出了具体的写入数据方法：当有多个监测记录任务进程采集对应的监测接口的监测数据时，设当前监测记录任务进程的个数为N，将每个监测记录任务进程Pi采集的数据量记为taski，则计算出每个监测记录任务进程所占用处理器的时间为wilntaski，每个监测记录任务进程在所占用的处理器的时间wilntaski内将所述监测数据写入到对应的监测记录任务文件Fi中，其中1≤i≤N，wi为权重，即本发明创造性提出了每个进程轮流使用的处理器时间，该时间是与监测数据的大小相关的，其中，wi是可以历史数据获得的，即对应于不同的监测元件其值不同，比如使用，神经网络基于历史数据得到该相应的权值wi，通过本发明的数据写入方法，可以保证每个监测接口采集的数据全部写入到存储器中，这是本发明的另一个重要发明点。
在一个实施例中，所述存储器为NANDFLASH，也可以是SD卡或外接U盘等。
在一个实施例中，为了进一步提高文件的写入速度，避免在NANDFLASH的映射表中查找写入地址，本发明在处理器的内部缓存构建指针数组用于记录每个监测记录任务进程Pi对应的监测记录任务文件Fi在NANDFLASH中写入地址，在所占用的处理器的时间wilntaski内相应的监测记录任务进程Pi写入监测数据时，所述处理器直接从指针数组获取对应的写入地址，基于所述写入地址写入监测数据。通过在处理器的内部缓存构建指针数组用于记录每个监测记录任务进程Pi对应的监测记录任务文件Fi在NANDFLASH中写入地址，在数据写入时，直接从指针数组获取对应的写入地址，提高了写入地址的获取速度，这是本发明的另一个重要发明点。
在一个实施例中，由于单片机写入速度较慢，在写入信号的跳边沿可能导致数据写入错误，比如写入的是0，本发明中，所述处理器在所述任务文件Fi写入完成后，从所述任务文件Fi读取写入时间wilntaski的开始一定时间T内的监测数据，判断该一定时间T内的监测数据是否为空白，如果是，则将该部分监测数据删除。本发明对写入的数据进行校验，解决了由于单片机写入速度较慢，在写入信号的跳边沿可能导致数据写入错误的问题，这是本发明的另一个重要发明点。
在一个实施例中，本发明提出了监测接口的具体电路图，如图4所示，其采用两个CMOS运算放大器U14A、U14B构成，第一CMOS运算放大器U14B与第二CMOS运算放大器U14A之间连接有电阻R62、电阻R63和电阻R11，电阻R62和电阻R63之间连接有电容C36，电阻R63和电阻R11连接有电容C37，电容C36、C37的另一端接地，电阻R11与第二CMOS运算放大器U14A之间连接有电阻R65，电阻R65的一端接地。通过本发明提出的监测接口的具体电路结构，其可以降低数据采集过程中噪声、毛刺，提高数据采集的准确性，这是本发明的另一个发明点。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质 中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后所应说明的是：以上实施例仅以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种航天设备台时记录装置，其特征在于：该装置包括多个监测接口、与所述多个监测接口对应的多个按键、处理器以及存储器：
多个监测传感器设置在航天设备的被监测元件上，所述多个监测传感器通过多个监测接口与所述处理器向连接；
所述多个按键与所述处理器相连接，通过所述多个按键启动相应监测接口的监测记录任务；
所述处理器将该监测记录任务对应的监测数据存储在与所述处理器相连的存储器中；通过所述多个按键启动相应监测接口的监测记录任务的过程为：当一个监测传感器设置在被监测元件上后，将该监测传感器与多个监测接口中的一个监测接口相连接，按下该监测接口对应的按键，所述处理器采集到所述按键的按键信号后，创建一个监测记录任务进程，通过所述监测记录任务进程采集对应的监测接口的监测数据，并将所述监测数据写入到所述存储器中；所述监测传感器是电流互感器，其监测被监测元件的工作状态；其特征在于，所述装置还包括显示单元，所述显示单元与所述处理器相连接；所述显示单元为数码显示管3642AH93，所述处理器为单片机STM32F429VET6，所述数码显示管3642AH93与所述单片机STM32F429VET6通过芯片AIP60相连接，所述单片机STM32F429VET6的PB5、PB6管脚分别与芯片AIP60的DAT、CLK管脚相连接，所述数码显示管3642AH93的管脚DIG1至DIG4分别与芯片AIP60管脚DIG1至DIG4相连接，所述芯片AIP60通过DAT管脚接收来自单片机的待显示信号，并将所述待显示信号转换为4位数字，通过管脚DIG1至DIG4发送至所述数码显示管3642AH93进行显示。
2.根据权利要求1所述的航天设备台时记录装置，其特征在于，所述装置使用内置锂电池供电或外接移动电源供电。
3.根据权利要求2所述的航天设备台时记录装置，其特征在于，当有多个监测记录任务进程采集对应的监测接口的监测数据时，设当前监测记录任务进程的个数为N，将每个监测记录任务进程Pi采集的数据量记为taski，则计算出每个监测记录任务进程所占用处理器的时间为wilntaski，每个监测记录任务进程在所占用的处理器的时间wilntaski内将所述监测数据写入到对应的监测记录任务文件Fi中。
4.根据权利要求3所述的航天设备台时记录装置，其特征在于，所述存储器为NANDFLASH。
5.根据权利要求4所述的航天设备台时记录装置，其特征在于，在处理器的内部缓存构建指针数组用于记录每个监测记录任务进程Pi对应的监测记录任务文件Fi在NANDFLASH中写入地址，在所占用的处理器的时间wilntaski内相应的监测记录任务进程Pi写入监测数据时，所述处理器直接从指针数组获取对应的写入地址，基于所述写入地址写入监测数据。
6.根据权利要求5所述的航天设备台时记录装置，所述处理器在所述任务文件Fi写入完成后，从所述任务文件Fi读取写入时间wilntaski的开始一定时间T内的监测数据，判断该一定时间T内的监测数据是否为空白，如果是，则将该部分监测数据删除。
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