【摘要】介绍了发动机起动系统电路检查仪原理，该测试仪采用的微处理器是W77E58，通过DDS模块产生正弦信号，模拟空气发生器转速信号。采用LED实时监控发动机控制盒状态。经过试用，该检查仪测试性能可靠，使用方便，操作简捷。
【关键词】发动机起动系统；MULTISIM；AD9850
1.概述
在飞机总装后期，需要检查发动机起动系统电路的性能。根据ZJL飞机中电气系统通电检查技术条件需要，模拟发动机的转速传感器信号(正弦波或方波)，采集起动机、燃油分配器、点火线圈、滑油通气阀、燃油电磁阀、滑油回油阀、燃油泵、起动通气阀等线路输出的开关量信号。为方便机上测试，我们采取DDS技术，以微处理器为控制中心，产生一个步进可调的扫频信号，模拟发动机转速传感器信号，实现发动机地面起动系统电路的检查。
2.系统构成
发动机地面起动系统检查仪可以供给发动机其他控制部件，通过13个指示灯显示各部件是否正常工作。人机界面模块采用主流的液晶显示模块和四个按键，操作简单。峰峰值控制采用数字电位计方式。
原理框图如图1。
该设备包括自检模块1、液晶模块2、键盘模块3、通信模块4、控制模块5、隔离模块6、DDS模块7、调理模块8、幅度控制模块9、功率模块10、输出模块11、开关量输入模块12、开关量隔离模块13、和led指示模块14组成。
3.系统设计
3.1 简要工作原理
在微处理器的控制下，通过键盘模块输入波型的频率，峰峰值，扫频步进值等数据，通过隔离的微处理器控制DDS生成标准的正弦波，经过调理模块，可以将正弦波转换成方波信号，经过功率放大输出，并且具有自检模块，防止故障误判。飞机上的开关量信号经过隔离后通过led指示。
3.2 硬件设计
3.2.1 正弦波产生电路
AD9850数字合成器采用先进的DDS技术的高集成芯片，芯片内部集成了高速、高性能的D/A转换器和比较器。使用了高精密的有源时钟，在微控制器的控制下，AD9850可以产生一个频率稳定，相位连续的正弦波模拟信号。
AD9850的典型应用如图2所示，工作时序如图3。
3.2.2 信号调理模块
由于从AD9850直接输出的正弦波，是一个峰峰值只有0.5伏，带有0.25伏偏置的正弦信号。如图九左边所示，而发动机的转速信号是一个双极性，峰峰值为5伏的双极性标准正弦信号，因此需要将AD9850输出的信号中的直流信号滤掉，并且进行放大。
图4是一个带通滤波放大器，经过调理后，信号达到了模拟发动机转速的要求。
3.2.3 幅值控制模块
幅值控制采用微处理器控制数字电位计X9C103方式。数字电位计的功能相当于一个有滑动抽头的可变电阻，内部具有滑动技术寄存器和数据寄存器。数字电位计中有一个或者多个电阻阵列和许多抽头，寄存器发送数据指令控制一系列MOS场效应开关的通断，从而达到改变抽头电阻值的目的。
在X9C103的电阻固定端加上5伏峰峰值的正弦波或者方波，通过微处理器W77E58控制抽头端位置，在抽头端就可以得到幅值可变的波型信号。
X9C103控制方式为三线控制。内部原理框图如图5，与W77E58的接口如图6。
3.2.4 MULTISIM仿真技术
MULTISIM是电子虚拟仿真的著名软件，它的仿真基于元器件的PSPICE模型，MULTISIM软件中各种测试仪器仪表齐全，有一般实验室用的通用仪器，如万用表，函数发生器，双踪示波器，直流电源等，还有一般实验室少有，或者没有的仪器，如波特图仪，字信号发生器，逻辑分析仪，逻辑转换器，失真仪，频谱分析仪，网络分析仪等。
利用MULTISIM可以实现计算机仿真和设计与虚拟试验，与传统电子电路设计与试验方法相比，具有如下特点，设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便。设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验。可以方便地对电路参数进行测试和分析，实验不需要消耗实际的元器件，实验成本低，速度快，效率高。图7和图8是仿真电路和仿真效果，经过应用，和实际电路效果相同。
3.3 抗干扰技术
由于飞机上电磁环境复杂，必须做好充足抗干扰措施。首先，为了防止电源线接反，我们在电源输入端串联了开关二极管，起到了保护设备的作用。为了避免飞机电源不稳定，电路板每个数字芯片供电脚都安装了旁路电容。
为了避免飞机上干扰进入测试设备，我们将飞机的地线和设备的地线分开，并对飞机上的信号和设备进行了光耦隔离，防止飞机干扰微处理器工作，并且设备模拟和数字地分开，单点接地；数字电路部分大面积铺铜去除了地回流。
3.4 软件设计
软件采用C语言编写，与汇编语言相比较，具有可移植性高，模块化程度高等优点。
我们采用的LCD采用240×128点阵的液晶屏,因此可显示16×16点阵的汉字8行15列。菜单为多级嵌套形式,最长的有18层,主要完成对输出频率信号设置或查询,可通过“向上”、“向下”、“确认”3个键来实现对菜单的选择。具体功能:
“向上”键:在本层菜单的项目中向上移动进行选择；在频率调节中，可以使频率向上扫频；在参数设置中，可以使数值增加。
“向下”键:在本层菜单的项目中向下移动进行选择;在频率调节中，可以使频率向下扫频；在参数设置中，可以使数值减小。
“确认”键:确认本层的菜单设置,进入下级菜单；在扫频过程中可以暂停或者退出扫频。
根据需求,首先建立一个结构,并定义一个结构变量MeNu。结构变量就是把多个不同类型的变量结合在一起形成的一个组合型变量,构成一个结构的各个变量称为结构元素。该结构中共有5个结构元素,分别是4个字符型和1个指针变量,4个字符型变量分别为当前及各个按键的索引号,也就是操作的状态号,最后1个指针变量指向需执行函数。这样就可以做一个结构数组,在结构数组里为每一个菜单项编制一个单独的函数,并根据菜单的嵌套顺序排好本菜单项的索引号,以及本级菜单项的上、下卷动的索引号和上、下级菜单的索引号。
菜单的具体代码如下：
uchar data MyKeyIndex=0;
uchar data MyKeyUpState=0;
uchar data MyKeyDnState=0;
uchar data MyKeyCtrState=0;
uchar data MyKeyBackState=0;
void (*MyOperate)();
typedef struct
{
uchar KeyIndex;
uchar KeyUpState;
uchar KeyDnState;
uchar KeyCtrState;
void(*CurrentOperate)();
}MeNu;
MeNu code MyKey[]=
{
{0,0,1,12,(*Dsp_default_config)},
{1,0,1,2,(*Config_cur_change)},
{2,3,3,4,(*Change_all_cur_frq_style)},
{3,3,3,4,(*Change_frq_style_cur_style)},
{4,5,6,7,(*Change_config_cur_vpp)},
{5,5,6,7,(*Change_config_vpp_add)},
{6,5,6,7,(*Change_config_vpp_dec)},
{7,8,9,10,(*Change_config_cur_step)},
{8,8,9,10,(*Change_config_step_add)},
{9,8,9,10,(*Change_config_step_dec)},
{10,10,11,12,(*Change_all_para_cur_ok)},
{11,10,11,2,(*Change_all_para_cur_return)},
{12,12,13,15,(*DspOutput)},
{13,14,13,0,(*DspOutput_cur_return)},
{14,14,13,15,(*DspOutput_cur_adjust)},
{15,16,17,18,(*Output_adjust)},
{16,16,17,18,(*Output_adjust_frq_add)},
{17,16,17,18,(*Output_adjust_frq_dec)},
{18,18,13,15,(*Output_adjust_cur_adjust)}
};
按键采用中断方式，这样使按键响应可以尽量少的占用系统资源。通过按键，可以改变当前菜单索引值，执行当前菜单的相应操作；具体代码如下：
void KeyUp ()interrupt 0 using 2{
MyKeyIndex=MyKey[MyKeyIndex].KeyUpState;
MyOperate=MyKey[MyKeyIndex].CurrentOperate;
(*MyOperate)();
}
void keydown() interrupt 2 using 3{
MyKeyIndex=MyKey[MyKeyIndex].KeyDnState;
MyOperate=MyKey[MyKeyIndex].CurrentOperate;
(*MyOperate)();
}
void keyenter() interrupt 9 using 1{
MyKeyIndex=MyKey[MyKeyIndex].KeyCtrState;
MyOperate=MyKey[MyKeyIndex].CurrentOperate;
(*MyOperate)();
EXIF&=0x0dF;
}
3.5 液晶显示模块
液晶选用OCMJ8x15B模块，接口协议为请求/应答(REQ/BUSY)握手方式。应答BUSY高电平(BUSY=1)表示液晶忙于内部处理，不能接收用户命令；BUSY低电平(BUSY=0)表示液晶空闲，等待接收用户命令。发送命令到液晶可在BUSY=0后的任意时刻开始，先把用户命令的当前字节放到数据线上，接着发高电平REQ信号(REQ=1)通知液晶请求处理当前数据线上的命令或数据。液晶模块在收到外部的REQ高电平信号后立即读取数据线上的命令或数据，同时将应答线BUSY变为高电平，表明模块已收到数据并正在忙于对此数据的内部处理，此时，用户对模块的写操作已经完成，用户可以撤消数据线上的信号并可作模块显示以外的其他工作，也可不断地查询应答线BUSY是否为低(BUSY=0)，如果BUSY=0，表明模块对用户的写操作已经执行完毕。可以再送下一个数据。如向模块发出一个完整的显示汉字的命令，包括坐标及汉字代码在内共需5个字节，模块在接收到最后一个字节后才开始执行整个命令的内部操作，因此，最后一个字节的应答BUSY高电平(BUSY=1)持续时间较长，具体的时序图参见图9。
4.可靠性设计
为了保证该设备的可靠性，我们对分立模拟元器件进行了降额设计，对每个数字芯片电源增加去耦，信号接地时采取了模拟地和数字地分开，单点接地技术等，确保设备在技术上稳定可靠。
我们预留了校验口，并于设备检测单位编写了检测规程，规定设备施行年检制度。实现了设备的可测性。
5.结束语
通过DDS技术在发动机地面启动系统检查仪的应用，基于此平台，介绍了硬件电路仿真软件MULTISIM的应用，以及数字电位计，菜单软件设计，它可以模拟各种信号，可应用到发动机仪表检测、发动机检测等多种测试领域，具有一定的推广价值。
参考文献
[1]潘景良.程控任意波形功率驱动电源的研制[D].南京理工大学硕士论文,2004.
[2]赵新民,王祁.智能仪器设计基础[M].哈尔滨工业大学出版社,1999.
[3]谭浩强.C程序设计[M].清华大学出版社,1998.
作者简介：何平（1978—），男，陕西西安人，学士，现供职于中航工业洪都航空集团制造工程部特设试验室，研究方向：航空电子仪器。