指点标工作状态及机房环境参数显示系统的设计与实现
摘 要：该系统实现机场导航设备645型指点标的换机或关机告警信息的显示，并通过通信电缆将其实时监测到的机房温、湿度参数传回该系统显示，同时具有不掉电的时钟显示和对表功能。经过对指点标设备的分析研究，从设备控制线采集，设备状态信号并将机房环境参数经过传感器采集，送到单片机AT89C52和大规模可编程逻辑器件CPLD电路进行处理，通过16×16的点阵和4只数码管、充分利用单片机的定时中断及外部中断资源实现指点标告警信息的汉字动态显示及当前温、湿度值数码显示。目前系统运行正常，解决了无人值守台的遥控问题。
关键词：机场导航；AT89C52；CPLD；汉字动态显示
中图分类号：TP3681文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2008)22-173-02
Design of Display System for Environmental Parameter in Machine Room and
Working Conditions of Marker Beacon
LV Fang,FENG Yonglin
(College of Information Engineering,Inner Mongolia University of Technology,Huhhot,010051,China)
Abstract：This system can realize displaying of turnoff alarming information or exchanging of marker beacon,which is one of navigation equipments in airdrome and is 645 model.The temperature and humidity parameters of machine room measured with real-time means are sent back to the system to de displayed through the communication cable.Furthermore,this system has the function which displays real-time clock and adjusts clock.After analyzing marker beacon,collecting state-signals of the equipment from control line and delivering them to AT89C52,which is SCM and CPLD that is complex programmable logic device to be processed together with condition parameters of machine room gathered by sensors.The system can display the alarming information of marker beacon dynamically in Chinese characters on the LED dot-matrix that is 16 multiply 16 and display the numbers of temperature and humidity currently through 4 nixie tubes.The timing interrupt resources and exterior interrupt resources of AT89C52 are taken full advantage of when devising.Now,the system can run normally and solve the remote control to nobody on duty.
Keywords：airport navigation;AT89C52;CPLD;chinese character dynamic display
1 引 言
随着民航事业及现代电子技术的不断发展，机场原有的设备管理、维护手段已越来越不适应当今社会的要求，为适应民航与国际接轨，迫切需要对原有模式做出彻底改变。随着计算机技术的发展，采用计算机处理信息量大而快，当设备或机房情况出现异常，由于采集的信息全面，可做出全面分析判断，提高准确性，争取时间，使导航人员对设备管理由原被动方式转为主动管理。
呼和空管中心技术保障部导航队现管理维护着7个导航台，由于导航队人员有限，这些台均属于无人值守台。其中4个台装有指点标，在远端遥控机房只能控制其开关机，而无法给出告警，这使工作很被动。同时，工作环境对设备的稳定性及安全可靠性起着至关重要的作用。为安全起见，这些台上都配置了自动悬挂式灭火瓶，一旦发生火灾，可起到保护设备的作用。但是，自动悬挂式灭火瓶的起爆温度为68 ℃，当达到起爆温度时，此时机房已经着火。导航设备对飞行安全起着重要的作用，一旦烧毁或由于高温而遭到破坏，飞机无法定位，后果将不堪设想。在多雨潮湿的季节，高湿度同样威胁着设备的正常运行。设备工作状态及机房环境必须及时掌握，才能做出准确而快速的判断。该系统的研制，使上述问题迎刃而解。
2 系统介绍
系统主要由8部分组成：单片机;采样电路;模/数转换电路;时钟电路;显示电路;CPLD电路;键盘电路;电源。电路组成框图如图1所示。
3 系统功能
该系统实现指点标工作状态显示、机房温度和湿度的动态显示，以及时钟显示功能。当指点标出现告警使换机或关机时，该系统显示换机或关机，同时显示故障时间，并发出告警声以便提示值班员及时做出处理。当出现告警时，值班员可根据情况利用面板“告警”按钮关断告警声。面板有时钟校对“按钮”及系统“复位”按钮，当时钟需校对时，按下“校对”按钮，利用“+”、“-”按钮便可进行，当系统出现故障或死机时，按下“复位”按钮便可。当前时间显示及机房温湿度显示交替进行。系统实物图如图2，图3所示。
4 系统设计中的抗干扰措施
单片机应用系统受到的干扰主要有噪声干扰、电磁干扰、电源干扰和过程通道干扰。噪声干扰是指当应用系统在工作环境发生变化(如环境湿度、温度、或有振动)时，导致系统出现多种问题而不能正常工作。为了抑制系统本身产生的噪声干扰，首先应尽可能地优化系统的工作环境；其次，应选择质量好的元器件，设计工作可靠的电路；再者，就是合理布局印刷板上的器件和线路。对于电磁干扰，可用屏蔽的方法加以抑制。这部分地抗干扰设计主要是地线系统、屏蔽系统和布局的设计。系统中采用合适的电源模块、数字部分和模拟部分分开供电等都可以减少或抑制电磁干扰。
抑制过程通道干扰的措施主要有：用光电耦合隔离器将模拟信号和数字信号隔离，也可用双绞线进行长距离传输，还可用屏蔽线传输和积分网络以防窄脉冲的干扰。
为了尽可能抗干扰，除了针对各种干扰源采取相应的硬件措施之外，还可以充分利用单片机的软件资源，通过软件编程进一步增强系统的抗干扰性能。软件的抗干扰设计包括：数字滤波器、软件冗余、软件陷阱、以及软硬件相结合的系统复位等。
单片机应用系统的硬件抗干扰设计是整个系统抗干扰设计的主要部分，是软件抗干扰设计的基础。因为软件编程一些重要数据都存放在ROM中，故硬件的抗干扰必须保证ROM中的内容不受破坏。根据前面对干扰源的分析，本系统的硬件抗干扰设计主要从以下几个方面着手：供电系统的抗干扰设计；长线传输的隔离和阻抗匹配问题；印刷电路板的抗干扰设计；地线系统的设计和正确的屏蔽方法。
印刷电路板是电源线、信号线和元器件的高密度集合体，它们紧紧连在一起，在电气上必然会相互影响。这里在设计本系统的电路板时，主要从以下几个面考虑的：电源线和信号线的走法，元器件的布局、地线的设计。即电源方面采用稳压块(如7805)供电，在电源线布线时，尽量用粗的导线；并且其走向尽可能地与信号线上的数据传递方向一致；在板子的电源输入端接0.1 μF和100 μF的去耦电容；且在每个芯片的电源引脚与地引脚之间跨接了一个0.1 μF的去耦电容，且尽可能地靠近元件。至于地线，是将数字地与模拟地分开，接地线加粗，使它至少能通过3倍于电路板上的允许电流，其线粗在2～3 mm左右。
参考文献
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作者简介
吕 芳 女，1964年出生，内蒙古人，副教授，硕士生导师。主要研究方向图像处理、嵌入式系统。
