基于航空记录仪的信号处理电路设计

发布时间：2017-11-01 01:11

  本文关键词：基于航空记录仪的信号处理电路设计

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【摘要】：航空记录仪作为记录飞机飞行状态参数的专用机载设备,能够为飞机的日常安全维护、事故原因判定提供全面、客观的数据。信号处理电路是航空记录仪内部进行数据处理和传输的关键,它对保障航空记录仪的正常工作,进而提高航空飞行的安全水平都具有重要的意义。本文以地面验证航空记录仪电气特性为背景,提出了一种简便、灵活、低成本的信号处理电路设计理念。首先,根据电路设计要求,综合考虑其性能、成本及实现周期等因素给出了基于航空记录仪的信号处理电路的总体设计方案,并通过方案论证确定了硬件电路主要器件的选型。然后详细论述了系统电路的硬件及软件设计过程。硬件电路以AVR单片机为核心,实现对其前端采集电路、通道选择电路、信号放大电路、A/D转换电路、串行通信电路、ARINC429数据收发电路、CPLD最小系统电路以及电源电路等功能电路的电路图和PCB设计；应用软件设计主要是完成单片机控制软件、地址译码软件以及上位机界面的设计,其中,单片机控制软件用于控制整个电路实现信号采集、处理及传输过程,地址译码软件用于实现CPLD对外围设备的选通逻辑的管理,上位机界面则用于在PC机上实时查看数据处理过程。最后对系统电路进行了调试和测试,并归纳总结了系统调试中遇到的问题及相应的解决措施。测试结果显示,该信号处理电路的设计达到预期的目标要求。本文设计的信号处理电路具有成本低、抗干扰能力强、易升级的优点,能够为地面验证航空记录仪电气特性提供很好的支持。
【关键词】：航空记录仪 信号采集 PCB设计 软件设计
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V241.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 论文背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文主要工作11-13
• 第二章 信号处理电路总体设计13-19
• 2.1 总体需求分析13
• 2.1.1 功能需求13
• 2.1.2 性能指标13
• 2.2 总体设计方案13-14
• 2.3 方案论证14-19
• 第三章 信号处理电路设计19-41
• 3.1 功能电路设计19-30
• 3.1.1 前端采集电路的设计19-20
• 3.1.2 通道选择电路的设计20-22
• 3.1.3 信号放大电路的设计22
• 3.1.4 A/D转换电路的设计22-24
• 3.1.5 串行通信电路的设计24
• 3.1.6 ARINC429数据收发电路的设计24-26
• 3.1.7 单片机最小系统电路的设计26-28
• 3.1.8 CPLD最小系统电路的设计28-29
• 3.1.9 电源电路的设计29-30
• 3.2 PCB设计30-40
• 3.2.1 设计软件及流程30
• 3.2.2 PCB设计规范30-32
• 3.2.3 元器件标识设计32-35
• 3.2.4 孔设计35
• 3.2.5 焊盘设计35-36
• 3.2.6 PCB布局36-37
• 3.2.7 PCB布线37-39
• 3.2.8 抗干扰设计39-40
• 3.3 遇到的问题及解决措施40-41
• 第四章 信号处理电路应用软件设计41-57
• 4.1 单片机控制软件设计41-49
• 4.1.1 开发环境41-43
• 4.1.2 软件功能模块43-44
• 4.1.3 程序设计44-49
• 4.2 地址译码软件设计49-53
• 4.2.1 开发环境49-50
• 4.2.2 程序设计50-53
• 4.3 上位机界面软件设计53-56
• 4.3.1 开发环境53-54
• 4.3.2 程序设计54-56
• 4.4 遇到的问题及解决措施56-57
• 第五章 电路调试与测试57-71
• 5.1 电路调试57-61
• 5.1.1 电源调试58
• 5.1.2 单片机最小系统调试58-59
• 5.1.3 CPLD最小系统调试59
• 5.1.4 通道选择电路调试59
• 5.1.5 信号放大电路调试59
• 5.1.6 A/D转换电路调试59-60
• 5.1.7 串行通信电路调试60
• 5.1.8 ARINC429数据收发电路调试60-61
• 5.2 电路测试61-66
• 5.2.1 测试环境的建立61-62
• 5.2.2 测试方案62
• 5.2.3 测试62-66
• 5.3 测试结果66-69
• 5.4 测试结果分析69-71
• 总结与展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 郑丽娜;翟林培;李清军;;RS-232/ARINC429接口转换电路设计[J];计算机测量与控制;2007年05期

2 金海平;刁节涛;;基于FPGA和CPCI的数据采集系统硬件电路设计[J];数字技术与应用;2013年04期

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本文编号：1124573