基于MSP430F的车体调平装置的设计与实现

电路设计

主控器采用MSP430F149单片机，串口1经TTL-RS232电平转换接倾角传感器，用于接收传感器输出数据，串口2 TTL电平接无线数传模块，发送车体纵横向倾斜角度和调整角度至操纵指示器。主控制器及接口电路如图3所示。

图3 主控器及接口电路图

（2）电源电路设计

电源采用12V/1000mAh的锂电池，直接为倾角传感器供电，再经两路DC-DC转换，分别转换至9V和3.3V，9V电源为无线数传模块供电，3.3V为主控制器及接口电路供电，充电电路采用LM317芯片，恒流方式充电。电源电路见图4所示。

（3）无线数传模块的选用

在一些多测试点的系统中，伴随传感器而来的是大量数据线缆。众多的线缆不仅带来布线的复杂不便，而且存在着短路、短线隐患，成本高，易老化，还给系统的调试和维护增加了难度。另外，在一些特殊的应用场合，需要将传感器放置在有危险的封闭环境中进行工作，试图通过连线的方法得到传感器的信号显然是有一定难度的。而采用无线方式来实现信号的传送，可以解决这一问题。相比有线传输，无线传输具有不占据空间、没有布线要求、成本低、可靠性高、维护方便及传输中的干扰较少等优点，这也在一定程度上提高了传输的可靠性。

图4 电源电路图

根据实际情况，本文采用ZT-TR43F无线数传模块，它是一款无线收发一体的低功耗通信模块。该模块的技术指标如下：①载波频率为433MHz，工作频率为428MHz~435MHz；②最大发射功率5mW，接收灵敏度﹣105dBm；③采用FSK调制，采用前向信道纠错编码，抗干扰能力强；④有八个工作信道可供选择；⑤传输速率9.6kbps；⑥降低噪声放大器LNA、功率放大器PA、压空振荡器VCO等大部分功能集成在芯片内，外围电路简单易于开发。采用该无线数传模块，可以使车体调平装置满足某型火箭炮调平时的无线数传要求：①适当的通信距离，一般以不超过30m为宜，通信功率过大使通信距离过远，会造成炮与炮之间相互干扰；②较强的抗干扰能力，系统在较强的外界干扰中也能正常工作；③较低的功耗，该装置野外应用，无固定供电电源，只能靠电池维持系统运行。

无线模块ZT-TR43F与单片机接口提供了RS232/TTL/RS485三种接口方式，本系统采用TTL接口方式，方便与MSP430F149单片机的接口。其中MSP430单片机的RXD、TXD口分别与无线模块的TXD、RXD口相接，地线与地线相接。

考虑到多门火箭炮同时调平时，有多个调平装置同时工作，为防止之间相互干扰，采取不同的通信信道或不同编码方式识别，每个装置上带有拨码盘，通过拨码盘设置各自的通信信道或识别码。

调整角度的计算

主控制器接收到车体的纵横向倾斜角度后，需要计算每个千斤顶相对调整的角度，角度计算的几何关系见图5。

图5 角度计算关系图

如图5所示，车体水平倾斜角度可反映在横向和纵向两个方向，图5中a和b分别为横向和纵向倾斜角度，设α和β为倾角传感器得出的横向和纵向角度。若α大于0，则A端千斤顶打高，B端千斤顶打低。两端千斤顶各位移约为α/2乘以AB端点间隔的一半的距离，然后调整千斤顶直到横向水准气泡居中。若β大于0，则A端和B端同时打低，若β小于0，则A端和B端同时打高。打高过程中调整千斤顶直到纵向水准气泡居中。

软件设计

（1）软件功能

软件功能主要有：①检测操纵指示器连接状态；②连续读取纵横向倾斜角度并求平均值；③将角度值发送给操纵指示器。

（2）开发平台

软件开发选择与装置硬件中单片机相适应的IAR开发平台，使用C语言开发。

（3）软件流程

调平软件完成读取纵向与横向倾斜角度值、模拟显示水准气泡指示、计算并显示左右千斤顶调整方向等功能，其工作流程如图6所示，其中单片机读取角度数据的流程如图7所示。车体调平装置端程序通过串口读取到倾角传感器的纵、向倾斜角度值，根据角度值分别计算出左、右千斤顶的调整方向和模拟水准气泡的中心位置坐标，然后将这些值通过串行通信分别发送到左、右操纵指示器上。

图6 车体调平装置软件流程图

图7 读取角度数据流程图

结束语

高精度调平装置主要用于车载火箭炮平台和导弹发射平台等，本文针对传统车载平台依靠人工手动调整平台水平，从而导致调整时间长、精度低，进而限制影响到火箭炮等武器的机动性和快速反应能力，提出了个人的观点和设计。本文基于MSP430F149单片机，对某型火箭炮车体调平装置的控制原理和结构设计进行了阐述。该调平装置将传感器、数据模块和无线数传技术有机地结合在一起，可实现车体倾斜度的自动快速检测、计算和传输。该装置具有检测迅速、控制灵活和操作简单等优点，能有效提高某型火箭炮的机动性