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 1 系统设计方案系统设计方案 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 11 1 运动控翻模块运动控翻模块 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 03 V，符合 AD 转换模块 的采集电压范围，经过 DSP(TMS320F2812)的 AD 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 033 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 33 V，内核电 压降为 18 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 667 ns 的单周期内完成。该芯片还具有大量外设资源，如 AD 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 12 2 按键模块按键模块 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 13 3 通信模块通信模块 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。2 2 系统硬件设计系统硬件设计 图 2 为该系统设计的原理框图，这里主要给出升压驱动电路和电源电路的设计。升压驱动电路采用三极管放大电路的基本原理：集电极电流受基极电流的控制， 并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的 比例关系。这里选用 NPN 型硅三极管，将从 DSP 输出的 33 V 的两路方向信号 和两路脉冲信号分别升压至 5 V，从而驱动电机驱动器，如图 3 所示。电源是整个系统的能源中心，系统电源电路的性能在很大程度上影响到 DSP 系 统的稳定性。直流电源的输入为 48V 的车载电瓶，采用 SPD75 -XXS12 型宽电压 恒流稳压电源模块，将 48 V 电压转为恒定的 12 V 直流电压，进而为中控板、 水平倾角仪和激光测距仪等供电。中控板 12 V 直流输入，采用 12S05 转换为+5 v 直流电源。而内部各器件的工 作电源除+5 V 外还有数字+33V、模拟+3.3V 以及数字+1.8V。为此，专门设计 了中控板内部电源模块，用以实现将+5 V 的电压转换为各器件工作所需的几种 电压。这里采用了两片 LMlll7 将+5 V 分别转换为+33 V 和+18 V 的输出电 压。为了避免数字电源对模拟电源的噪声干扰，通过电感将二者隔离，如图 4 所示。 3 3 系统软件设计系统软件设计 控制系统的软件采用 C 语言编写，软件主要由主程序、串口中断子程序和 AD 转换中断子程序组成。主程序用于 TMS320F2812 型 DSP 的初始化、控制指令与 参数的转化与输入，步进电机驱动信号的生成。串口中断子程序用于实现接收 来自水平倾角仪和激光测距仪的信息及向其发出控制指令。AD 转换中断子程 序用于实现接收手柄电位器反馈来的电压变化并将其转化为数值。软件执行流 程如图 5 所示。4 4 系统调试结果系统调试结果 将元器件焊接在电路板上，检查无虚焊漏焊的焊点，测量电源是否有焊接短路 现象，确保板子的电源供电正常，各个模块间的连线正确，如图 6 所示。图 7 所示为烧写好程序的系统连接图，经过调试，程序运行完好，武器系统可 以实现 90回转方向运动，60内高低方向运动以及通过按键方式控制其微动、 激光测距、自动瞄准和发射模式设定，自检及存弹检测等一系列的功能要求。5 5 结束语结束语 本文对某 ATV-ATT 车载武器控制系统的设计方案进行了阐述。按照系统功能不 同，分别介绍各个模块电路。根据硬件设计的基本原则，选择了合适的器件和 参考电路，然后对硬件电路进行了分析和设计，解决了升压驱动，电源供电等 难题，最后通过调试安装，系统的实际运行，验证了本设计运行稳定，达到了 应用目标。