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[導(dǎo)讀]為了解決無(wú)法對(duì)無(wú)人升空平臺(tái)設(shè)備艙溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的問題,采用STC89C52單片機(jī)為控制核心,以Lab-VIEW為開發(fā)平臺(tái),提出了無(wú)人升空平臺(tái)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)可以對(duì)飛行任務(wù)過程中無(wú)人升空平臺(tái)設(shè)備艙的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控,當(dāng)設(shè)備艙的溫濕度超出所許可的范圍時(shí),系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信息提醒操作員采取適當(dāng)?shù)拇胧?,并能夠自?dòng)調(diào)節(jié)艙內(nèi)的溫濕度,以保證艙內(nèi)任務(wù)設(shè)備時(shí)刻處于良好的工作環(huán)境,確保試驗(yàn)中所采集數(shù)據(jù)的有效性。

  引言

  無(wú)人升空平臺(tái)在電子信息裝備試驗(yàn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在裝備試驗(yàn)過程中任務(wù)設(shè)備所處環(huán)境的溫濕度是一項(xiàng)重要的技術(shù)參數(shù),影響著任務(wù)設(shè)備能否正常地進(jìn)行工作。長(zhǎng)期以來(lái)只能依靠地面的氣象觀測(cè)對(duì)其實(shí)施監(jiān)測(cè),無(wú)法對(duì)處在飛行狀態(tài)的無(wú)人升空平臺(tái)設(shè)備艙的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)而有效的監(jiān)控,從而很難保證每次試驗(yàn)中所采集數(shù)據(jù)的有效性。

  為了解決上述問題,本文設(shè)計(jì)了一種無(wú)人升空平臺(tái)設(shè)備艙溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),由溫濕度傳感器對(duì)設(shè)備艙的溫濕度進(jìn)行測(cè)量經(jīng)單片機(jī)計(jì)算處理并打包,通過通信模塊經(jīng)地空鏈路下傳至地面指揮方艙,再經(jīng)以太網(wǎng)傳至指揮所。設(shè)備操作人員利用監(jiān)控軟件對(duì)設(shè)備艙的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控,一旦設(shè)備艙的溫濕度超出所許可的范圍時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信息提醒操作人員采取適當(dāng)?shù)拇胧?,并自?dòng)調(diào)節(jié)艙內(nèi)的溫濕度至正常的范圍之內(nèi),以確保所采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性。

  1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計(jì)

  無(wú)人升空平臺(tái)設(shè)備艙溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可分為機(jī)載和地面兩部分,系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。機(jī)載部分主要由電源模塊、核心控制模塊、溫濕度傳感器、數(shù)碼管顯示模塊、鍵盤模塊、溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)及通信模塊組成,地面部分由安裝在地面指揮方艙和指揮所中的監(jiān)控軟件所構(gòu)成。在本系統(tǒng)中,核心控制模塊通過溫濕度傳感器實(shí)時(shí)采集并計(jì)算出無(wú)人升空平臺(tái)設(shè)備艙的溫濕度參數(shù),通過數(shù)碼管顯示模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,將溫濕度數(shù)據(jù)打包傳送至通信模塊,由通信模塊通過地空鏈路下傳至地面指揮方艙再經(jīng)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至指揮所,最終由操作人員在地面指揮方艙和指揮所通過地面監(jiān)控軟件對(duì)設(shè)備艙的溫濕度參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。

  1.1 電源模塊

  電源模塊為機(jī)載部分的核心控制模塊、數(shù)碼管顯示模塊、鍵盤模塊、通信模塊和溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常工作提供優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的電壓。

 

  1.2 核心控制模塊

  系統(tǒng)機(jī)載部分的核心控制模塊采用STC89C52單片機(jī)。STC89C52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,擁有靈巧的8 位CPU 和8 KB 在系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器,使得STC89C52可以為本系統(tǒng)的核心控制提供高靈活、超有效的解決方案。

  1.3 溫濕度傳感器

  溫濕度傳感器主要負(fù)責(zé)采集設(shè)備艙實(shí)時(shí)變化的溫濕度物理數(shù)據(jù),并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào),傳感器的性能直接決定了監(jiān)控系統(tǒng)的精度、靈敏度和測(cè)量范圍。本系統(tǒng)采用1個(gè)SHT10數(shù)字溫濕度傳感器,其主要性能指標(biāo)如下:濕度測(cè)量范圍:0~100% RH;溫度測(cè)量范圍:-40~123.8 ℃;濕度測(cè)量精度:±4.5% RH;溫度測(cè)量精度:±0.5 ℃;低功耗為80 μW,滿足系統(tǒng)的監(jiān)控要求。

  1.4 鍵盤模塊

  鍵盤模塊為方便用戶在地面聯(lián)調(diào)時(shí)由設(shè)備操作人員手動(dòng)設(shè)置設(shè)備艙的溫濕度范圍并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自檢、復(fù)位等功能。

  1.5 數(shù)碼管顯示模塊

  數(shù)碼管顯示模塊主要用于對(duì)設(shè)備艙的溫濕度參數(shù)的顯示,可以方便操作人員在對(duì)無(wú)人升空平臺(tái)進(jìn)行地面調(diào)試時(shí),對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視。該模塊由驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)碼管構(gòu)成,驅(qū)動(dòng)電路完成溫濕度數(shù)據(jù)的鎖存和數(shù)碼管的段選和位選,數(shù)碼管用于實(shí)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。

  1.6 通信模塊

  通信模塊是核心控制模塊與地空鏈路之間數(shù)據(jù)通信的接口,負(fù)責(zé)將核心控制模塊打包發(fā)送來(lái)的溫濕度數(shù)據(jù)傳遞至地空鏈路,還負(fù)責(zé)將地面監(jiān)控軟件的控制指令傳遞給核心控制模塊。

  1.7 溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

  當(dāng)設(shè)備艙的溫濕度超出設(shè)備操作人員預(yù)先設(shè)定的范圍時(shí)溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在核心控制模塊的控制下進(jìn)行工作,自動(dòng)將設(shè)備艙的溫濕度調(diào)整為許可的范圍,以確保任務(wù)設(shè)備在規(guī)定的溫濕度條件下進(jìn)行工作。

  2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  2.1 機(jī)載核心控制模塊軟件設(shè)計(jì)

  機(jī)載核心控制模塊軟件運(yùn)行流程如圖2所示,軟件采用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。以STC89C52單片機(jī)為控制核心主要實(shí)現(xiàn)控制溫濕度采集與處理、數(shù)碼管顯示、鍵盤輸入、對(duì)溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行控制以及將溫濕度數(shù)據(jù)打包以便進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸。一個(gè)完整的工作流程如下:當(dāng)系統(tǒng)初始化后,核心控制模塊讀取由地空鏈路上傳或由地面操作人員預(yù)先設(shè)置的溫濕度參數(shù)范圍,然后進(jìn)行溫度濕度參數(shù)測(cè)量,確認(rèn)測(cè)量無(wú)誤后計(jì)算溫濕度值,并通過數(shù)碼管進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。若設(shè)備艙的溫濕度值超出地面操作人員所設(shè)定的范圍,由核心控制模塊發(fā)出指令啟動(dòng)溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)設(shè)備艙的溫濕度直至到所許可的范圍之內(nèi)。最后核心控制模塊將所測(cè)量的設(shè)備艙溫濕度值保存并發(fā)送至緩沖區(qū),由通信模塊將數(shù)據(jù)傳遞給地空鏈路再傳輸?shù)降孛嬷笓]方艙。

 

  2.2 地面監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

  地面監(jiān)控軟件以LabVIEW為編程環(huán)境編寫,監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過串口實(shí)時(shí)采集并以動(dòng)態(tài)曲線的方式顯示由地空鏈路下傳的溫濕度數(shù)據(jù)。一旦設(shè)備艙的溫度或濕度值超出地面操作人員所設(shè)定的溫濕度的范圍時(shí),監(jiān)控軟件中相應(yīng)的報(bào)警燈會(huì)亮起,以提醒地面操作人員采取相應(yīng)的措施,此時(shí)機(jī)載部分的溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在核心控制模塊的控制下開始工作,自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備艙內(nèi)的溫濕度直至到所許可的范圍之內(nèi)。該監(jiān)控軟件具有界面設(shè)計(jì)友好,操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn),軟件設(shè)計(jì)界面如圖3所示。 

 

  本系統(tǒng)利用LabVIEW 提供的Web 服務(wù)器技術(shù),將地面指揮方艙VI程序前面板移植到指揮所計(jì)算機(jī)上,在指揮所計(jì)算機(jī)取得控制權(quán)后,操作人員就可以在指揮所對(duì)監(jiān)控軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程操作,從而實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)指揮人員對(duì)無(wú)人升空平臺(tái)設(shè)備艙溫濕度參數(shù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

  3 結(jié)語(yǔ)

  本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于STC89C52 單片機(jī)和Lab-VIEW 的無(wú)人升空平臺(tái)設(shè)備艙溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件組成簡(jiǎn)潔、緊湊,地面監(jiān)控軟件界面設(shè)計(jì)友好易操作。在裝備試驗(yàn)過程中可實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人升空平臺(tái)設(shè)備艙溫濕度進(jìn)行不間斷的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控,有助于提高試驗(yàn)中所采集數(shù)據(jù)的有效性。

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