基于有限狀態(tài)機的飛行器自毀系統(tǒng)時序控制設計

摘 要：飛行器自毀系統(tǒng)是飛行器的重要組成部分，它的可靠性和穩(wěn)定性是飛行器可靠工作的基礎。分析飛行器自毀系統(tǒng)工作原理，采用復雜可編程邏輯器件(CPLD)實現(xiàn)了飛行器自毀系統(tǒng)設計，結合CPLD的特點，提出一種基于改進型有限狀態(tài)機的飛行器自毀系統(tǒng)時序控制的設計方法，并在CPLD中予以實現(xiàn)。仿真及實驗表明，基于有限狀態(tài)機的飛行器自毀系統(tǒng)定時精度達到納秒級，可以有效地控制自毀信號輸出并消除毛刺現(xiàn)象，很好地滿足系統(tǒng)性能要求。該方法具有結構簡單緊湊、成本低、可靠性高、精度高等優(yōu)點。
關鍵詞：飛行器；自毀系統(tǒng)；有限狀態(tài)機；時序控制

O 引 言
飛行器自毀系統(tǒng)是飛行器的重要組成部分，它具有非常重要的軍事及民用價值。飛行器自毀系統(tǒng)主要是實現(xiàn)飛行器在非正常飛行狀態(tài)時的可靠自毀。飛行器按正常狀態(tài)飛行，如果出現(xiàn)異?？梢酝ㄟ^外部的飛行狀態(tài)參數(shù)傳感器及自毀電路控制自身自毀。隨著飛行器研制技術的不斷發(fā)展，對飛行器自毀系統(tǒng)小型化、模塊化、通用化的要求越來越迫切，CPLD的出現(xiàn)可以滿足這一要求。由于CPLD硬件電路的特點，必須研究適合CPLD硬件架構的設計方法，以達到系統(tǒng)在運行速度與資源消耗上的平衡。有限狀態(tài)機及其技術是實用數(shù)字系統(tǒng)設計中實現(xiàn)高效率高可靠邏輯控制的重要途徑，有限狀態(tài)機是一種簡單、結構清晰、設計靈活的方法，它易于建立、理解和維護，特別應用在具有大量狀態(tài)轉移和復雜時序控制的系統(tǒng)中，更顯其優(yōu)勢。這里針對自毀系統(tǒng)的特點，提出一種符合CPLD結構、基于有限狀態(tài)機的設計方法。

l 自毀系統(tǒng)硬件設計
硬件設計采用以高性能CPLD芯片為核心的數(shù)字電路和高性能運算放大器及飛行參數(shù)傳感器組為主要元件的模擬電路相結合的方案。系統(tǒng)主要由系統(tǒng)時鐘、CPLD控制芯片、飛行參數(shù)傳感器組、傳感器組輸出判斷與產生電路、自毀控制邏輯、測試模塊和電源等模塊組成。該設計使用Altera公司的EPM7064SLC44-10芯片，其內部包含有64個宏單元，1 250個可用的系統(tǒng)門，引腳到引腳的邏輯延遲時間為5．0 ns，計數(shù)器工作頻率可達175．4 MHz。
用CPLD實現(xiàn)上述自毀條件的時序控制邏輯的核心電路及其外圍電路如圖1所示。CPLD芯片為整個系統(tǒng)的核心，它用來實現(xiàn)計時以及整個系統(tǒng)的時序控制。直流電壓變換電路用于將輸入的直流電壓轉換成EPM7064S所需的電壓，以及外圍電路所需的工作電壓。系統(tǒng)時鐘電路為計時裝置提供穩(wěn)定的時鐘信號及后續(xù)分頻使用的時鐘基準；電平轉換電路將飛行器上輸入信號進行調理后轉換為芯片可識別的TTL／CMOS電平標準；復位電路在系統(tǒng)上電后給控制芯片提供復位信號。

飛行參數(shù)傳感器組電路用來實時監(jiān)控飛行器的各項指標，當飛行狀態(tài)出現(xiàn)異常時則由傳感器組產生相應模擬值到由高性能運算放大器及比較器為主要元件的模擬電路。模擬電路對傳感器的輸入值進行處理后送到CPLD時序控制模塊中。可控開關能通過對CPLD編程實現(xiàn)多路轉換，從而使被監(jiān)控的飛行參數(shù)傳感器改變，進而改變飛行器的自毀條件。通過CPLD進行飛行器內部時序控制，最后輸出的自毀指令輸入到飛行控制信號模塊中，從而改變飛行器的飛行狀態(tài)，使之自毀。