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ATV-ATT中控系统设计方案分析
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2017-10-31
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为有效应对突发性、规模性的恐怖暴力事件，非致命性防暴武器的研制越来越受到各国的重视，研制以高机动性的ATV作为武器平台的防暴武器系统对提高反恐作战能力具有重大意义，而现代化的控制系统又使得整个武器系统更加可控化，智能化。因此，这里提出一种基于DSP的ATV-ATT中控系统设计方案。该设计是以DSP TMS320F2812作为控制核心，通过手柄控制武器装置的俯仰运动和回转运动，以及通过按键方式控制其徽动、测距、自动瞄准和发射模式设定等前期准备工作，当操作人员按下射击按钮后，武器控制系统根据所设定条件自动形成允许发射信号，随后武器就被发射或投放出去。同时系统带有自检及存弹检测功能。
1 系统设计方案
全地形反恐防暴武器系统ATV-ATT中控系统的功能主要是完成对武器系统运动、测距、瞄准、发射等一系列控制，如图1所示，该系统包括3大模块：运动模块、按键模块和通信模块。
1．1 运动控翻模块
在控制系统中，通过手柄操纵杆控制发射装置的俯仰运动和回转运动。手柄可以等效成两个独立的电位器，模拟电压的范围在0～3 V，符合A／D转换模块的采集电压范围，经过DSP（TMS320F2812）的A／D转换和事件管理器（EV）的PWM波形生成，分别输出两路PWM波形控制步进电机（90BYG3502）转速，而方向则通过DSP强大的IO端口输出高低电平信号来控制，此信号为高电平时电机为顺时针旋转，低电平时则为反方向逆时针旋转。但由于DSP的输出信号的电压幅值在0～3．3 V之间，不能满足步进电机驱动器（MSa-3H090M）的信号幅值范围，因此将这4路信号经过升压驱动电路后传送到电机驱动器，进而实现对电机的控制。
同时系统中还有瞄准功能，激光测距仪与视频成像仪的光轴共轴，当视频成像仪在屏幕中显示的瞄准点指向目标时，按下测距按键即可触发激光测距仪测距信号，DSP根据当前状态下水平倾角仪两垂直轴与水平面的夹角，经过特定的算法，计算出发射状态下两方向位移，DSP给出电机驱动信号驱动电机，并实时比对倾角仪的读数，达到计算值允许的阈值范围内，即认为瞄准完成可进行发射。
DSP TMS320F2812是一种低功耗的32位定点数字信号处理器。除具有一般DSP的优点外，它还采用高性能静态CMOS技术，电压从5 V降为3．3 V，内核电压降为1．8 V，减少了功耗。指令执行速度最高150 MHz，几乎所有指令都可在6．67 ns的单周期内完成。该芯片还具有大量外设资源，如A／D转换、定时器、各种串口（同步和异步），看门狗、CAN总线／PWM发生器、数字IO脚等。因此选用DSP TMS320F2812作为系统控制器。
1．2 按键模块
参数控制包括微动按键的控制和2种发射模式按键控制，按下测距按键可以改变DSP中脉冲频率，利用手柄对发射装置进行细微控制。发射模式按键控制DSP相应参数，使武器按照既定发射模式发射。发火机构通过继电器来控制，本设计中采用GTJ8-8A型固态继电器，发射按键经DSP的通用IO端口向继电器提供控制信号，48 V作为激发电压进行点火，从而实现发射过程。
1．3 通信模块
TMS320F2812器件包含了串行通信接口SCI模块。该SCI模块带有与RS-232标准一致的异步串口，使得TMS320F2812可以方便地与其他使用标准格式的异步外设进行数据通信。在本设计中通信子系统就是通过标准RS-232串口完成DSP与水平倾角仪，激光测距仪和视频成像仪之间的数据通信控制。
1 系统设计方案
全地形反恐防暴武器系统ATV-ATT中控系统的功能主要是完成对武器系统运动、测距、瞄准、发射等一系列控制，如图1所示，该系统包括3大模块：运动模块、按键模块和通信模块。
1．1 运动控翻模块
在控制系统中，通过手柄操纵杆控制发射装置的俯仰运动和回转运动。手柄可以等效成两个独立的电位器，模拟电压的范围在0～3 V，符合A／D转换模块的采集电压范围，经过DSP（TMS320F2812）的A／D转换和事件管理器（EV）的PWM波形生成，分别输出两路PWM波形控制步进电机（90BYG3502）转速，而方向则通过DSP强大的IO端口输出高低电平信号来控制，此信号为高电平时电机为顺时针旋转，低电平时则为反方向逆时针旋转。但由于DSP的输出信号的电压幅值在0～3．3 V之间，不能满足步进电机驱动器（MSa-3H090M）的信号幅值范围，因此将这4路信号经过升压驱动电路后传送到电机驱动器，进而实现对电机的控制。
同时系统中还有瞄准功能，激光测距仪与视频成像仪的光轴共轴，当视频成像仪在屏幕中显示的瞄准点指向目标时，按下测距按键即可触发激光测距仪测距信号，DSP根据当前状态下水平倾角仪两垂直轴与水平面的夹角，经过特定的算法，计算出发射状态下两方向位移，DSP给出电机驱动信号驱动电机，并实时比对倾角仪的读数，达到计算值允许的阈值范围内，即认为瞄准完成可进行发射。
DSP TMS320F2812是一种低功耗的32位定点数字信号处理器。除具有一般DSP的优点外，它还采用高性能静态CMOS技术，电压从5 V降为3．3 V，内核电压降为1．8 V，减少了功耗。指令执行速度最高150 MHz，几乎所有指令都可在6．67 ns的单周期内完成。该芯片还具有大量外设资源，如A／D转换、定时器、各种串口（同步和异步），看门狗、CAN总线／PWM发生器、数字IO脚等。因此选用DSP TMS320F2812作为系统控制器。
1．2 按键模块
参数控制包括微动按键的控制和2种发射模式按键控制，按下测距按键可以改变DSP中脉冲频率，利用手柄对发射装置进行细微控制。发射模式按键控制DSP相应参数，使武器按照既定发射模式发射。发火机构通过继电器来控制，本设计中采用GTJ8-8A型固态继电器，发射按键经DSP的通用IO端口向继电器提供控制信号，48 V作为激发电压进行点火，从而实现发射过程。
1．3 通信模块
TMS320F2812器件包含了串行通信接口SCI模块。该SCI模块带有与RS-232标准一致的异步串口，使得TMS320F2812可以方便地与其他使用标准格式的异步外设进行数据通信。在本设计中通信子系统就是通过标准RS-232串口完成DSP与水平倾角仪，激光测距仪和视频成像仪之间的数据通信控制。
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