基于單片機的飛機航向控制顯示教學模型設計與實現

摘要：為增強飛行學員飛機航向控制理論直觀教學效果，采用MCS-51單片機作為系統CPU，完成了飛機航向控制系統仿真動態模型平臺的設計。通過模擬飛機操縱機構控制，直接利用匯編語言即可實現儀表顯示功能。試驗結果表明，系統響應速度快，控制顯示功能直觀，課堂教學效果好。
關鍵詞：飛機航向；方向舵；余度設計；故障監控

0 引言
直觀教學是增強飛行學員理論聯系實際的有效手段，伴隨著多媒體技術的發展，如何提升傳統教學模型不可替代的演示功能，成為制約教學質量的關鍵。
傳統教學模型存在數量多、結構簡單、功能單一的缺點，但是其演示功能強，學員可以動手操作的優點是現代多媒體教學方式無法替代的。飛機航向控制顯示系統是利用MCS-51單片機控制功能，將系統內多個模型綜合，采用機電控制方式實現系統多功能教學和學員操作功能。一方面可以提高教學效果，同時還可以增強教員解決教學問題的動手能力，為將來從事相關科學研究打下堅實的基礎。

1 系統功能要求
飛機航向控制顯示系統為多功能教學系統，本文只探討其中飛機航向控制及其相關顯示部分功能設計與實現。仿真模型仿照飛機座艙安裝方向舵。通過微動電門，單片機可接受方向舵三個位置信號；方向舵中立位置時，飛機航向不變化；向左蹬舵時，飛機左轉彎；向右蹬舵時，飛機右轉彎。飛機改變航向時，要求飛機航向改變方向燈光和座艙顯示儀表板上的指示燈相應地發出提示信號。打開開機電門時，所有信號燈都應閃爍。待機時，2個待機燈發出不閃爍的信號。表1為飛機航向控制顯示系統真值表。

在飛機航向控制顯示系統中，設定打開開機電門時，信號燈以高頻(約30 Hz)頻率閃爍，提示使用人員準備操作。飛機航向改變或開機狀態下，信號燈和座艙顯示儀表板指示燈的閃爍頻率為1 Hz(低頻信號)。
根據飛機航向變化信號顯示控制系統的功能，可以用數字邏輯電路來實現，如圖1所示。系統中還應有高低頻信號發生電路和輸出驅動電路。用數字邏輯電路來實現系統功能的缺點是：一旦系統的功能有所改動，電路也要隨之變動，靈活性較差；增加功能，實現難度大。