基于可编程逻辑器件的微型加速度存储测试仪

作者 简介 ： 李婉蓉（ １ ９ ８ ９ －） ， 女， 山西临汾人 ， 硕士研 究生 ， 主要研 究方 向为 高 ｇ 值加 速度计的动态校 准。
４
山
西
电
子
技
术
２ ０ １ ３年
上具有绝对 的 优势 ， 可处 理 高达 几 十兆 赫 兹 的 采样 信 号。
Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ芯片具有明显的优势。微 型加速度存储 测试仪主控芯
摘 要： 在武器的研 制过程 中 ， 引信 、 内外弹道、 抗 冲击性等 都需要 通过微型加 速度存 储测 试仪进行 测试。但
测试环境 比较 恶劣 ， 内载测试仪预 留空间较 小 ， ｇ 值较 高。为 了提 高测试 系统的灵活性 和可 靠性 ， 提 出了一种 基 于 可编程逻辑 器件 Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ的微 型加速度 测量 系统 ， 并具体 阐述 了该 系统总体方案的设计 思路 及 关键技 术 （ 利用Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ
１ 总体 方案 设计
信号的采集与存储 电路是整 个测 试 系统 的核心 。系统 通过复 杂可编 程逻辑器 件 Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ主控芯 片来进行 加速度 测
试， 其 内部有集 成 的 Ｒ Ａ Ｍ， 可以实 现数 据的 缓存 ， 避 免用 外 部Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ， 实现 了系统 的低 功耗 ， 存储 芯 片具 有 电流小 、 功耗 低等特点。加速度测试数据存储 于存储 器内部 ， 待试验后 通 过 回收测试系统 读 取所 测数 据 ， 其 总体设 计 框 图如 图 １所 示 。微 型加速 度测试仪的尺寸可 以达到 ８ ０×１ ６ ｍｍ， 结构如 图 ２所示 。电源 管理部分 采用 休眠方式 防止误 上电 ， 实现了 系统的微功耗 ； 信号采集是系统 的重 中之重 ， 可采用 Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ实 现高速采样 ； Ａ ／ Ｄ关 系到 系统的精度 ， Ａ Ｄ ７ ４ ８ ４可 以满足要求。
件体积增大 ， 增 大整个 系统 的尺寸 。为此 ， 本文 提 出了基
图 ２ 系统 结 构 图
于Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ的可编程微 型加 速度存储 测试仪 ’ 。
２ 关键 技术
测试系统 的关键技术决定 了系统 的性 能及精度 ， 主要从 以下几个方 面来考虑 。
２ ． １ 主 控 芯 片
系统 电源管理
计
采用单片机作为主控芯片 ， 若有较强的电磁干扰或环境
比较恶劣 ， 可以在设 计时针 对特定 环境增 加一些 保护措 施 ， 如外壳屏蔽 、 电磁隔离等 ， 但仍 然很难彻 底解决 运行 程序时
可能出现 的跑 飞现象 。而且 由于受 到外设 的限制 ， 几个—— 十几个脉 冲输 出口往 往需要多 片单片 机才 能实现 。限制其 最大采样频率的关键 在于 写入到 Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｈ 中的速 度， 但 是单
０ 引言
武器 的引信 、 内外弹道 、 抗 冲击性 等相 关测试 是在 被测
装置内 内置微型存储测试 仪， 对被测装置无影 响或影 响在允 许误差范 围内， 现 场采集信 息并存储 ， 然后 回收装置 ， 再 由计 算机处理和复现所 测信息 Ｊ 。虽 然经过 处理后 的各种 测试
装置均能满足抗高过 载的要求 “Ｊ ， 但随着存储测试技 术在 高ｇ 值加速 度测 试 中的 迅速发 展 ， 也暴 露 出一 些缺 点 和不 足， 比如应用 不够灵 活 、 容易误 触发 等 。采用 单片 机就 很容 易跑飞 Ｊ ， 很 难对被 测信号进行 高速采 样与存储 ； 而专 用集 成芯片 Ａ Ｓ Ｉ Ｃ的功能 固定 ， 需要扩展电路模块 ， 进而会造成硬
片采用可抗高过载的芯片 ｘ Ｃ Ｒ ３ Ｏ ６ ４ ｘ Ｌ 。
２ ． ２ 电源 优 化
结果按地址循环 存放 于存 储器 中 ， 这 时 系统进 人 待触发 状 态； 当系统 收到 内触发 或外部霍 尔开关 的触发信号 后 ， 开始
进行采样存储 ， 进入存储 状态 ； 系统根 据所选存 储器容 量将
片机是执行代码的器件 ， 代码 只能逐 句运行 ， 从 而导致 了在
需要进行数据转换 、 传输和写 入 的采 样过 程 中， 写入 占据 了 大部分的采样时间。 目前 的加速 度存储测 试仪 主要为单 次
单变采样 ， 功能 固定 、 难 以扩 展 ， 不 能适 应 多条 件 的测试 要
求。
山西 电 子技术 ２ ０ １ ３年 第 ５期
文章编号 ： １ ６ ７ ４ ． ４ ５ ７ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ － ０ ０ ０ ３ － ０ ２
应 用 的微 型 加 速 度 存 储 测 试 仪
李婉蓉 ，范锦彪 ，王 燕 ，许其容
（ 中北 大学 ， 山 西 太原 ０ ３ ０ ０ ５ １ ）
内部丰 富的逻辑单元 实现 了可高速采样 ， 可防止误 上电、 可 实现采样频率和 负延迟可选等） 。该 系统在 多次 实际试
验 中得到 了很好 的应用。 关键词 ： 存 储测试 ；加速度 ；复杂 可编程逻辑 器件 （ Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ ） 中图分类 号 ： Ｔ Ｂ ９ ３ ４； Ｔ Ｐ ２ ７； Ｔ Ｊ ４ １ ２ 文献标识码 ： Ａ ‘
件， 具有速 度快 、 集成 度高 、 可 自定义功能及 可重复编 程和反 复擦写等优点 。同时相对 于顺序 执行 的单 片机来 说 ， Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ
管脚问的延迟时间为 ｎ ｓ 级， 内部程序并行执 行 ， 在处 理速 度
图 １ 系统总体设计框图
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ５—１ ０
惯性 测 量 单元
理 鼗Ｈ 电 路 Ｉ ｌ 换 器 ｎ ］ 魏 电 路 算
中心控制器
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本文所讨论的测试背景要求测试装置在不 同阶段 、 不同 条件下具有不 同 的采样 频率 。Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ为 复杂 可 编程 逻辑 器