基于C語言的導航控制盒設計

摘要：目前在導航接收系統中，通常需要控制盒來完成對機載設備的加電、工作頻率或波道的轉換、系統音量、顯示亮度等功能的操作與控制。文中介紹某導航控制盒的應用范圍、工作原理及電路實現，主要從頻率控制、關鍵器件HCMS2924點陣模塊的使用方法等方面進行了詳細的論述。
關鍵詞：BCD碼；頻率控制；ARINC 429總線；看門狗；E2PROM；LED點陣顯示

導航就是引導一個運動體從一點到達另一點的全過程。飛機導航的目的在于保證其從開始起飛到著陸全過程安全、有效、經濟的飛行。導航控制盒是機載導航設備的操作控制機構。本項目是基于ARINC 429總線數據格式的導航接收機的控制機構，ARINC429串行總線具有傳輸速率高，抗干擾能力強的特點，符合航空數字信息傳輸系統的要求。
該系統將導航接收機的所需的頻率以ARINC 429總線數據格式輸出，其中信號格式為BCD編碼格式，頻率范圍是108．00～117．95 MHz，頻率間隔50 kHz，通過它可以實現對設備的加電控制、可手動控制頻率或工作波道的轉換、可完成系統音量調節、顯示亮度的調節并顯示當前頻率，根據系統的控制要求，實現兩個分系統間控制盒的轉換與數據交換功能。

1 實現過程
1．1 控制盒的電路實現
控制盒通過“按鈕”對頻率進行選擇，單片機在主程序中對按鈕的開關狀態進行掃描，根據掃描到的情況實現相應的頻率控制。在控制盒中應用了一個可編程看門狗E2PROM，防止萬一因強烈干擾而使CPU程序運行出錯時，它能在可編程的超時周期(200 ms)內使CPU復位，回到正常的程序狀態。單片機還可以讀取存貯于看門狗電路的頻率，使控制盒能記憶上次關機的工作狀態。顯示窗口的亮度可以調節。頻率顯示采用了5×7點陣模塊來顯示。單片機將頻率代碼轉換成BCD碼格式，通過ARINC429數據的格式，送到導航接收機。
原理框圖如圖1。

1．2 信號BCD碼在ARINC 429中的位置及格式

在發送ARINC 429數據時，首先把頻率數據轉換成BCD碼的格式，再進行相應的判斷和計算后保存到發送ARINC 429數據的數組里，最后循環發送出去。相反，在接收ARINC 429數據后，先保存在接收ARINC 429的數組里，然后進行計算判斷，如接收的數據正確，再把信號數據提取出來，進行相應的處理和顯示。
1．3 頻率的控制
控制盒剛開機時，記憶并顯示上次斷電時的頻率，此功能通過讀寫看門狗來實現。X25045是有4 kB的串行E2PROM，由一個用四線構成的SPI總線方式進行操作，其擦寫周期至少有l 000 000次，其特有的看門狗功能具有總線監控和電壓監控功能，具有良好的性能價格比。
頻率選擇采用按鈕輸入法，按MHz／kHz選擇按鈕，選擇M位或k位，被選擇位處于閃爍狀態，再按“↑”或“↓”按鈕，相應位的數據進行增減。當數據達到最大值時，再按“↑”按鈕，顯示頻率回到最小值。同樣，當數據達到最小值時，再按“↓”按鈕，顯示頻率回到最大值。M位時數據步進量為1 MHz，k位時數據步進量為50 kHz。在以上操作過程中，控制盒不發送ARINC429數據(即默認上一狀態)，若5 s內沒有按以上提到的任何按鈕，控制盒開始發送現在顯示的頻率的ARINC429數據。