工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

《工程測(cè)試技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)號(hào)：173417030316姓名：滕仁翔院系：民用航空學(xué)院專業(yè)：飛行器質(zhì)量與可靠性實(shí)驗(yàn)一:飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握飛機(jī)艙門,起落架和空地開關(guān)啟閉的邏輯關(guān)系，通過單片機(jī)，接近開關(guān)及按鍵模擬出艙門間的相互關(guān)系。（2）掌握光耦的工作原理與使用方法，利用單片機(jī)對(duì)光耦進(jìn)行控制；（3）掌握液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)原理；（5）掌握C8051F310的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、程序編寫。（6）掌握Keil、siliconlaboratories單片機(jī)的軟件仿真、動(dòng)態(tài)調(diào)試以及程序下載等操作。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器（1）飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。（2）雙蹤示波器一臺(tái)，型號(hào)DS2022；（3）數(shù)字萬用表一塊及組合工具一套；工作原理飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)板如圖1所示，是以單片機(jī)為MCU、配以紅外傳感器模擬艙門的啟閉狀態(tài)，并配以燈光指示等。利用空地開關(guān)、起落架收放開關(guān)等，模擬飛機(jī)在地面或空中艙門的狀態(tài)。圖1飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)板實(shí)驗(yàn)板上配有艙門檢測(cè)感應(yīng)器接口，共模擬了前艙門、后艙門、貨艙門1、貨艙門2、輪艙門及應(yīng)急出口，另外還有2個(gè)備用艙門口。傳感器常用紅外傳感器、磁敏感傳感器等原理，這里采用紅外傳感器為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，板上主要資源有：1、C8051F310單片機(jī)如圖2所示是C8051F310片上資源分布圖。圖3是管腳排列圖，主要有下列部分組成。圖2C8051F310片上資源分布圖圖3C8051F310/2/4芯片管腳圖①高速微內(nèi)核70%的指令可以在1~2個(gè)系統(tǒng)周期內(nèi)執(zhí)行完成，在25MHZ的時(shí)鐘下指令執(zhí)行時(shí)間可以達(dá)到25MIPS，中斷處理可以進(jìn)行拓展。②10位ADC：轉(zhuǎn)換速率為200KSPS，外部轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制輸入，VREF從VDD或者外部斷口引入。比較器的滯后時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間都是可編程的,比較器COMPRARATOR0可以配置成中斷信號(hào)和復(fù)位信號(hào)。③片上調(diào)試：支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步執(zhí)行、內(nèi)存檢查和寄存器檢查。④存儲(chǔ)單元：RAM：128KB；FLASH：16KB。⑤數(shù)字外設(shè)：29/25/21個(gè)IO端口、UART、SMBUS、SPI總線接口、4個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、支持5路捕捉/比較調(diào)制器的16位可編程計(jì)數(shù)器陣列。⑥時(shí)鐘源內(nèi)部振蕩器:24.5MHz，精度2%。外部振蕩器:晶振,RC。能夠切換時(shí)鐘源。2、液晶顯示器的簡(jiǎn)介12864液晶一共有128*64個(gè)像素，12864液晶支持三種顯示模式，字符模式、圖形模式和混合模式，通過設(shè)置相關(guān)寄存器位可以選定某種顯示模式。12864的讀寫時(shí)序如表1所示，圖4是內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)圖。（有關(guān)詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)查閱產(chǎn)品手冊(cè)）表112864的讀寫時(shí)序參數(shù)符號(hào)最小值最大值單位C/D設(shè)置時(shí)間100_C/D保持時(shí)間10_CE、RD、WR脈沖寬度、、80_數(shù)據(jù)設(shè)置時(shí)間80_數(shù)據(jù)保持時(shí)間40捕捉時(shí)間__輸出保持時(shí)間10_圖412864內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)方框圖液晶顯示器用于顯示各艙門的狀態(tài)，通過實(shí)驗(yàn)可以模擬艙門是否關(guān)閉，并在液晶顯示器上顯示各艙門的狀態(tài)。應(yīng)用軟件基于單片機(jī)MCU測(cè)試系統(tǒng)微處理系統(tǒng)由單片機(jī)、傳感器、顯示器及其他輔助元件組成，用于監(jiān)測(cè)各傳感器的工作狀態(tài)、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算，其處理結(jié)果可以在液晶顯示器上顯示。單片機(jī)軟件環(huán)境由于SiliconlaboratoriesIDE是集成開發(fā)環(huán)境，必須由相關(guān)的工具鏈TOOLCHAIN支持才能編譯，調(diào)試程序。SiliconlaboratoriesIDE需要Keil的C51編譯器，還包括連接器BL51，匯編語言編譯器A51等等一系列工具。先安裝SiliconLaboratoriesIDE，然后安裝Keil，利用注冊(cè)機(jī)進(jìn)行軟件破解：破解方法如下：①打開Keil，點(diǎn)擊FileLicenseManagement...，打開LicenseManagement窗口，復(fù)制右上角的CID;②打開注冊(cè)機(jī)，在CID窗口里填上剛剛復(fù)制的CID，其它設(shè)置不變;③擊Generate生成許可號(hào)，復(fù)制許可號(hào)到LicenseManagement窗口下部的NewLicenseIDCode，點(diǎn)擊右側(cè)的AddLIC.若上方的Product顯示的是PK51Prof.DevelopersKit即注冊(cè)成功，SupportPeriod為有效期，一般可以到30年左右，若有效期較短，可多次生成許可號(hào)重新注冊(cè)。Keil當(dāng)作工具添加到SiliconlabsIDE:在SiliconIDE的Project下面ToolChainIntegration打開，出現(xiàn)一個(gè)定義界面。在這個(gè)界面選擇，tool為keil；選擇Assembler指向你安裝keil安裝子目錄里的A51.exe；Compiler指向C51.exe；Linker指向BL51.exe.（2）程序下載在PC機(jī)中編譯運(yùn)行通過的程序，必須下載到目標(biāo)板中，將與飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)板有關(guān)的實(shí)驗(yàn)程序，可以利用標(biāo)準(zhǔn)的JTAG仿真器進(jìn)行下載，仿真器外形圖如圖5所示。程序下載時(shí)的PC機(jī)、仿真器及實(shí)驗(yàn)板等連接圖如圖6所示。圖5仿真器圖6程序下載連接示意圖(3)實(shí)驗(yàn)裝置與上位機(jī)PC機(jī)通訊實(shí)驗(yàn)裝置與上位機(jī)PC機(jī)通訊需要采用RS232轉(zhuǎn)USB通訊接線，該通訊線是Z-TEK公司生產(chǎn)的總線，并需要在PC機(jī)上安裝相關(guān)的驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)的軟件程序可以在ZTEK公司官網(wǎng)上下載（一般下載轉(zhuǎn)USB2.0的）。下載成功后打開CDMv2.12.10WHQLCertified.exe進(jìn)行安裝，如圖7所示。圖7驅(qū)動(dòng)程序安裝界面點(diǎn)擊Extract,進(jìn)入下一步，往下每一步都點(diǎn)擊“下一步”，當(dāng)出現(xiàn)如圖8界面時(shí)表示安裝成功。圖8程序安裝成功將上位機(jī)通訊接口與PC機(jī)相連，首次連接電腦會(huì)顯示安裝硬件。右擊“我的電腦”，選擇“管理”，打開“設(shè)備管理器”，連接成功，則會(huì)出現(xiàn)“端口”選項(xiàng)，打開“端口”擴(kuò)展項(xiàng)，查看連接到電腦的通訊端口編號(hào)，如圖9所示，如在圖示中為COM5。圖9計(jì)算機(jī)設(shè)備管理信息打開上位機(jī)界面執(zhí)行文件圖標(biāo)，得到如圖10所示的飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的上位機(jī)界面。圖10飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上位機(jī)界面可在左上角選擇串口編號(hào)（必須與端口中標(biāo)號(hào)“COM-X”一致），按照?qǐng)D9中的COM5。即可開始進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1、熟悉單片機(jī)與PC機(jī)操作的基本知識(shí)和技能熟悉單片機(jī)C8051F310的組成、結(jié)構(gòu)和工作原理。熟悉集成開發(fā)環(huán)境SiliconlaboratoriesIDE及KEIL的C51編譯器（C15），當(dāng)然還包括連接器BL51，匯編語言編譯器A51等一系列工具。把提供的樣機(jī)程序輸入拷入PC機(jī)，并打開開發(fā)環(huán)境，調(diào)用樣機(jī)的應(yīng)用程序。了解飛機(jī)的艙門特點(diǎn)艙門沒有關(guān)閉會(huì)使座艙失密、失壓，嚴(yán)重時(shí)直接影響人的生命安全。飛機(jī)上通常有駕駛艙、貨艙、輪艙等。3、艙門關(guān)閉狀態(tài)在中央告警系統(tǒng)中指示。艙門沒有關(guān)閉，直接會(huì)導(dǎo)致座艙失密，通常要在駕駛艙的中央告警系統(tǒng)中進(jìn)行提示。這里利用上位機(jī)PC模擬中央告警系統(tǒng)，監(jiān)視艙門的關(guān)閉情況。①正常飛行狀態(tài)飛機(jī)正常飛行模式時(shí)起落架處于收起狀態(tài)，將實(shí)驗(yàn)板上的起落架按鈕和空地開關(guān)按鈕同時(shí)“按下”，此時(shí)飛機(jī)處于正常飛行狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)板顯示情況如圖11所示，上位機(jī)顯示界面如圖12所示，紅色表示艙門關(guān)閉，綠色表示艙門沒有關(guān)好。圖11正常模式下的實(shí)驗(yàn)板顯示圖12正常模式下的上位機(jī)顯示界面②艙門沒有關(guān)閉，必須報(bào)警無論是空中，或是地面準(zhǔn)備起飛前，艙門都應(yīng)該關(guān)閉。如果沒有關(guān)閉必須發(fā)出報(bào)警信號(hào)。同時(shí)上位機(jī)PC機(jī)監(jiān)視到某個(gè)艙門沒有關(guān)閉。為驗(yàn)證飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)的工作原理，采用“紙片”將艙門傳感器阻斷，用于模擬艙門未關(guān)閉的狀態(tài)。例如用紙片將前艙門和后艙門擋住，表示艙門沒有關(guān)閉，如圖13所示，上位機(jī)顯示界面如圖14所示，綠色表示艙門沒有關(guān)閉。此時(shí)蜂鳴器報(bào)警。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：能在飛機(jī)飛行狀態(tài)艙門未關(guān)閉時(shí)及時(shí)報(bào)警。。圖13艙門未關(guān)閉時(shí)的實(shí)驗(yàn)板顯示圖14艙門未關(guān)閉時(shí)上位機(jī)顯示界面③非正常工作模式當(dāng)起落架按鈕和空地開關(guān)按鈕未同時(shí)按下，用以表示停在地面，即使艙門沒有關(guān)閉，蜂鳴器也不報(bào)警，如圖15所示是起落架放下，空地開關(guān)按鈕未按下的情況，此時(shí)前艙門未關(guān)閉，不報(bào)警，圖16為該情況下的上位機(jī)顯示界面。圖15起落架放下，空地開關(guān)按鈕未按下圖16非正常模式下的上位機(jī)顯示界面利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)所有艙門的關(guān)閉狀況的自動(dòng)測(cè)量和顯示報(bào)警。自動(dòng)測(cè)量，并指出沒有關(guān)閉艙門的名稱、未知。接通電源，打開PC機(jī)，拷入相關(guān)應(yīng)用程序，逐步運(yùn)行，驗(yàn)證工作過程。六、熟悉儀器設(shè)備的使用熟悉示波器的使用，參考產(chǎn)品手冊(cè)。七、實(shí)驗(yàn)步驟按圖1連接系統(tǒng)，主要連接內(nèi)容為：（1）電源適配器與系統(tǒng)連接（2）依次用紙片將艙門傳感器阻斷，觀察LCD上面顯示內(nèi)容的變化。八、記錄整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中遇見現(xiàn)象分析（2）提交報(bào)告一份，報(bào)告按規(guī)定格式書寫，圖表規(guī)范。包含芯片使用方法；軟件流程圖，測(cè)試代碼以及電路原理圖的解釋與分析。分析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生故障的原因，分析影響性能指標(biāo)的與測(cè)試精度的參數(shù)；九、實(shí)驗(yàn)完成后需要完成下列工作（1）整理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備；（2）歸還儀器設(shè)備及工具，損壞照價(jià)賠償；（3）打掃實(shí)驗(yàn)室，關(guān)閉門窗、水電氣等。

附錄一：飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主程序清單#include"C8051F310.h" //SFRdeclarations11.09.26forPNDT#include"compiler_defs.h"http://#include"C8051f310_defs.h"#include"pndt_pm_global.h"#include"12864.h"#include"BMP.h"#include<intrins.h>#include<stdio.h>#include<math.h>#include<absacc.h>#include<stdlib.h>#include<stddef.h>#include<string.h>unsignedchardataTag1s,Tag500ms,Tag200ms,Tag100ms,Tag50ms,Tag10ms,Tag1ms;unsignedintdataTime_count;//,Time0_count,Time3_count; //定時(shí)控制參數(shù)BOOLdoor[8]={FALSE};BOOLTrans_Flag0;#defineHW_RECEI_SIZE0 24 //接受數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 #defineHW_TRANS_SIZE0 40 //發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度unsignedcharxdataTransData_UART0[HW_TRANS_SIZE0]={'\0'},SendSize;unsignedcharxdataReceiveData_UART0[HW_RECEI_SIZE0]={'\0'};BOOLb_BootOK=FALSE;unsignedcharTaskPt;BOOLWait5S;unsignedcharCount5S;//externucharSW_Flag;//externucharPowerOff_Flag;voidTimer2_ISR(void)interrupt5{TF2H=0;//clearTimer2interruptflag Tag1ms=TRUE; Time_count+=1; Time_count%=1000; if(!(Time_count%1000))Tag1s=TRUE; if(!(Time_count%500))Tag500ms=TRUE; if(!(Time_count%200))Tag200ms=TRUE; if(!(Time_count%100))Tag100ms=TRUE; if(!(Time_count%50))Tag50ms=TRUE; if(!(Time_count%10))Tag10ms=TRUE;}voidInit_Parameter(){ TaskPt=0;// COM_LED=1;// KEY_LED=1; ALM=1; Wait5S=FALSE; Count5S=0;// POWER_SW=1;// POWER_TRIGER=1;// TXH1=1;//@sunjie2011.10.15/* for(i=0;i<HW_TRANS_SIZE0;i++) { TransData_UART0[i]=i; } for(i=0;i<HW_TRANS_SIZE1;i++) { TransData_UART1[i]=0; }*/}//串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)voidPutChar(unsignedcharc){SBUF0=c;//發(fā)送一個(gè)字節(jié)//while(TI0==0)while(SCON0&0x02==0);//等待發(fā)完一個(gè)字節(jié)SCON0&=0xfd;//TI0=0;//清除發(fā)送中斷標(biāo)志}//串口發(fā)送一個(gè)字符串voidPutSting(unsignedchar*ptr,unsignedcharsize){uchari=0;while(i<size)//判斷是否發(fā)完一個(gè)字符串 { PutChar(*(ptr+i)); i++;//ptr++; }}voidreceive0(void){ staticunsignedcharbRecv=0;ReceiveData_UART0[bRecv]=SBUF0; bRecv++; if(bRecv>=HW_RECEI_SIZE0) bRecv=0;} voidtransmit0(/*unsigned*/charxdata*AddPtr,unsignedcharT_size){ staticunsignedcharbInc=0;if(bInc>=T_size){ SCON0=SCON0&0xfd;//TI0=0; Trans_Flag0=0; bInc=0;RI0=0;} else{SBUF0=*(AddPtr+bInc); bInc+=1;}}voidCommInt0(void)interrupt4{ if(SCON0&0x02){ SCON0&=0xfd;//TI0=0; if(Trans_Flag0) transmit0(TransData_UART0,SendSize);}if(SCON0&0x01){ SCON0&=0xFE; receive0();}}voidStartGraph(){uchar*p;p=&PLANE;img_disp(p);}voidTask(){ TaskPt++; switch(TaskPt) { case1:ShowStr(Line4,2,"Loading.");break; case2:ShowStr(Line4,2,"Loading..");break; case3:ShowStr(Line4,2,"Loading...");break; case4://ClearRam();ShowHZ(Line1,1,"飛機(jī)火警探測(cè)實(shí)驗(yàn)");break; ClearRam(); ShowHZ(Line1,1,"飛機(jī)艙門啟閉實(shí)驗(yàn)"); ShowHZ(Line2,1,"◎◎◎◎◎◎◎◎"); ShowHZ(Line3,1,"空地"); ShowHZ(Line3,4,"起落架"); printf("\nPE2Test:"); PutSting("@Sunjie2013.5",14);break; default:break; } if(TaskPt>5) { TaskPt=5; b_BootOK=TRUE;}}voidmain(void){ uchari=1,j=0,buf[16];/* buf[0]=DcmToAsc(1); buf[1]=DcmToAsc(2); buf[2]=DcmToAsc(3); buf[3]=DcmToAsc(4); buf[4]=DcmToAsc(5); buf[5]=DcmToAsc(6); buf[6]='\0';*/ALM=1; //ENL=1; PCA0MD&=~0x40;//WDTE=0(clearwatchdogtimer) Init_Device(); Init_Parameter(); Init_Lcd(); StartGraph(); ALM=0; do { if(Tag1ms) { Tag1ms=FALSE; PCA0CPH4=0; } if(Tag10ms) { Tag10ms=FALSE;// PowerOff_Scan();//@sunjie2011.10.15 ENL=~ENL; } if(Tag50ms) { Tag50ms=FALSE;//for(i=1;i<9;i++)if(b_BootOK) { if(SW_Scan(i)) {ShowHZ(Line2,i,"●"); door[i-1]=TRUE;//2013.9.30TRUE; }else {ShowHZ(Line2,i,"◎"); door[i-1]=FALSE;//2013.9.30FALSE; } i++; if(i==9) i=1;} } if(Tag100ms) { Tag100ms=FALSE; } if(Tag200ms) { Tag200ms=FALSE;// COM_LED=~COM_LED;if(b_BootOK) {if(KEY1) ShowHZ(Line3,3,"\30");elseShowHZ(Line3,3,"\31");if(KEY2) ShowHZ(Line3,7,"\30");elseShowHZ(Line3,7,"\31");if((!KEY1)&&(!KEY2))GREEN=0;else GREEN=1;if((KEY1)&&(KEY2)) {RED=0; for(j=0;j<6;j++) { if(!door[j]) break; } if(j<6) { if(Wait5S) {Count5S++; if(Count5S>=28) {Count5S=0; ALM=1; ShowHZ(Line4,2,"艙門未關(guān)好！"); } } else { ALM=1; ShowHZ(Line4,2,"艙門未關(guān)好！"); } }else { ALM=0;ShowStr(Line4,2,"Normal"); Wait5S=TRUE;} }else { if((!KEY1)||(!KEY2)) { ShowHZ(Line4,2,"Error!"); } else { RED=1; ALM=0; Wait5S=FALSE;//2013.9.30 ShowStr(Line4,2,""); } }}//ifb_BootOK } if(Tag500ms) { Tag500ms=FALSE; DRE=~DRE; //PutChar('J'); //PutSting("Sunjie2013.5",14); } if(Tag1s) { Tag1s=FALSE; //j=SBUF0;//buf[0]=SBUF0;//DcmToAsc(j); //RI0=0;Task(); if(b_BootOK) { ShowStr(Line4,1,ReceiveData_UART0); for(j=0;j<8;j++) { if(door[j]==TRUE) TransData_UART0[j]='G';//'S'; elseTransData_UART0[j]='K';}TransData_UART0[8]='_'; if(KEY1)TransData_UART0[9]='0'; elseTransData_UART0[9]='1'; if(KEY2)TransData_UART0[10]='0'; elseTransData_UART0[10]='1';TransData_UART0[11]=''; TransData_UART0[12]=''; SendSize=13; TI0=1; Trans_Flag0=1; }//b_BootOK }// if(SW_Flag)// {// PowerManagement();// }// if(PowerOff_Flag)// {// PowerOffManagement();// } } while(1); }

附錄二:飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理電路圖圖17飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理電路圖實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握飛機(jī)艙門,起落架和空地開關(guān)啟閉的邏輯關(guān)系，通過單片機(jī)，接近開關(guān)及按鍵模擬出艙門間的相互關(guān)系。（2）掌握光耦的工作原理與使用方法，利用單片機(jī)對(duì)光耦進(jìn)行控制；（3）掌握液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)原理；（5）掌握C8051F310的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、程序編寫。（6）掌握Keil、siliconlaboratories單片機(jī)的軟件仿真、動(dòng)態(tài)調(diào)試以及程序下載等操作。二、實(shí)驗(yàn)儀器（設(shè)備）（1）飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。（2）雙蹤示波器一臺(tái)，型號(hào)DS2022；（3）數(shù)字萬用表一塊及組合工具一套；實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)板如圖1所示，是以單片機(jī)為MCU、配以紅外傳感器模擬艙門的啟閉狀態(tài)，并配以燈光指示等。利用空地開關(guān)、起落架收放開關(guān)等，模擬飛機(jī)在地面或空中艙門的狀態(tài)。圖1飛機(jī)艙門啟閉信號(hào)實(shí)驗(yàn)板實(shí)驗(yàn)板上配有艙門檢測(cè)感應(yīng)器接口，共模擬了前艙門、后艙門、貨艙門1、貨艙門2、輪艙門及應(yīng)急出口，另外還有2個(gè)備用艙門口。傳感器常用紅外傳感器、磁敏感傳感器等原理，這里采用紅外傳感器為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，板上主要資源有：1、C8051F310單片機(jī)如圖2所示是C8051F310片上資源分布圖。圖3是管腳排列圖，主要有下列部分組成。圖2C8051F310片上資源分布圖