基于AT89S52某型直升机控制保护盒的数字化设计

电源电路如图3(b)所示，该电路输出27 V和5 V两路直流电源。机载三相交流电源由11号、12号和13号插针输入控制保护盒，变压器变压后，经三相桥式整流电路得到稳定的48 V直流电源，该直流电源经DC／DC模块RSO-4827SZ和RSO-4805SZ后得到27 V和5 V直流稳压电源；其中27 V电源用于控制发电机激磁电路的继电器和机载设备供电控制电路的继电器，5 V电源用于给单片机、比较器和数字芯片供电。
2．3 供电控制电路和发电机激磁电路
供电控制电路如图4(a)所示，机载电源通过15号插针和17号插针向设备供电，机载电源正常时，P2．0口输出低电平，光耦断开，继电器吸合，机载电源向机载设备供电；当机载电源出现过压、欠压、过频等故障时，AT89S52单片机系统的P2．0口输出高电平，光耦导通，继电器控制线圈两端电压为零，继电器断开，机载电源与机载设备之间电路断开。

发电机激磁电路如图4(b)所示，机载电源通过控制盒8号插针和10号插针向机载发电机激磁电路注入交流电建立发电机的磁场，发电机在发动机的带动下发出115 V／400 Hz的交流电；机载发电机发出的电压正常时，P2．1口输出高电平，光耦导通，继电器控制线圈两端电压为27 V，继电器吸合，发电机保持恒定磁场；当机载电源出现过压、欠压、过频等故障时，P2．1口输出低电平，光耦断开，继电器控制线圈两
端电压为零，继电器断开，机载发电机激磁电路断开，磁场消失，发电机停止发电。

3 软件设计
系统主程序流程如图5(a)所示，上电复位后系统初始化，首先对机载电源电压进行检测得到检测值，该电压值首先与固化到单片机内部的过压故障电压值进行比较，若超过过压故障电压值，则进入故障处理子程序；然后与欠压故障电压值进行比较，若低于欠压故障电压值，则进入故障处理子程序；若电压检测值高于欠压故障电压值而低于过压故障电压值，则表示无电压故障。若无电压故障，则系统对电源频率进行检测，得到的检测值分别与固化到单片机内部的过频故障值、过过频故障值、欠频故障值和欠欠频故障值进行比较，若检测值超过过频故障值和过过频故障值，则进入故障处理子程序；若检测值低于欠频故障值和欠欠频故障值，则进入故障处理子程序；否则，表示电源无频率故障。若无频率故障，则检测差动电流，当差动电流达到故障值时，产生中断，进入故障处理子程序；若仍无差动电流故障，则循环检测电源的电压、频率和差动电流。

频率检测子程序流程图如图5(b)所示，由图2(a)可知，机载交流电源每一个周期，计数器增加一个脉冲；当定时中断时，读取计数器的脉冲数，同时将计数器清零，并将定时器初始化；得到的脉冲数与定时器的定时时间相除，即得到机载电源的频率；单片机系统计算出频率后输出，同时开启定时器和计数器，开始下次频率检测。
故障处理子程序流程图如图5(c)所示，当机载电源发生故障时，系统进入故障处理子程序，单片机开始计时，并切断供电电路保护机载设备、切断发电机激磁电路转由备用电源供电；供电电路和发电机激磁电路切断后，进行计时补偿，补偿由于切断供电电路和发电机激磁电路过程中产生的延时误差，得到真实的从机载电源发生故障到切断电路的延时时间并进行显示；而后发出相应的声音告警，直到故障消失或系统强制复位；退出故障处理子程序。

4 实验结果
采用AT89S51设计的数字化发电机控制盒(编号为060320和080734)实验结果如表1所示。表中第3列为机载电源故障动作点理论值，第4列为故障时机载电源从发生故障到控制盒切断供电回路的延时时间理论值。第5列和第6列为控制盒060320测试时施加的故障电源动作点值和故障电源施加到供电回路被切断的延时时间实测值；第7列和第8列为控制盒080734测试时施加的故障电源动作点值和故障电源施加到供电回路被切断的延时时间实测值。从实验结果看，设计的控制盒完全能满足机载电源保护延时要求。

5 结束语
针对某型直升机机载电源控制保护盒测量误差大、报警系统单一、体积大等缺点，本文采用AT89S51单片机设计了一款数字化机载电源控制保护盒，由于采用了延时时间补偿，提高了测量精度，使该控制盒测量精度可达到1／100，同时增加了语音告警功能。部队实际应用表明，文中设计的控制保护盒具有测量精确、报警功能丰富、体积小、工作可靠、成本低等优点，可完全代替原品。