某型侦察告警综合训练模拟器显控硬件设计与实现＊

张春雷 朱强华 李胜勇

（海军工程大学电子工程学院 武汉 430033）

1 引言

随着信息技术与信息化武器装备的迅速发展和大量投入战场，侦查告警技术已成为重要的战场资源，侦察告警综合训练模拟器用于模拟实现侦查告警设备原有的功能，训练操作员熟练掌握设备的操作和分析能力，并对训练效能进行评估，解决装备训练所面临的难题，为部队官兵熟练操作和维护设备提供了可靠保障，另一方面可以实现模拟配合整体协同作战的功能，创建CSE协同仿真环境，实现整体协同作战模拟训练。

2 综合训练模拟器的功能及系统组成

2.1 主要功能

侦察告警综合训练模拟器主要功能以装备的操作、维护和管理训练为主，系统实现采用硬件设计和软件模拟相结合的方式，以硬件实现其外部结构和操作界面，操作界面、显示界面应与实装完全一致；操作过程、功能响应等应与实装完全一致，同时也可以实现在系统导调的控制协调下进行同时作战系统的训练；通过示教功能，可以实现对雷达装备的原理、结构、拆装、操作使用、常规故障检测等方面进行原理教学以及训练考核等。

2.2 系统组成

侦察告警综合训练模拟器主要有控制台，方位显示单元，信号分析及显示单元、告警单元以及模拟供电单元等组成如图1所示。

图1 侦察告警综合训练模拟系统组成

3 雷达综合训练模拟器的硬件设计

3.1 模拟器整体设计

硬件整体设计思路采用模块化设计，通过串口和计算机控制系统相连接，如图2所示。

图2 侦察告警综合训练模拟系统硬件原理图

3.2 模拟器单元设计

设计过程中，侦察告警综合训练模拟器的各个模拟单元拟采用STM32芯片为核心的电路进行控制部分的电路设计，采用通用型的电路设计，系统中的显示控制采用同样的硬件电路及软件程序构成，所有的键盘、旋钮响应由STM32芯片进行处理，并通过串口传输给计算机控制系统，而通过接收计算机的指令更新显示及输出信号。

具体选用意法半导体公司生产的STM32 f103zet6型号芯片，拥有 ARM 32CortexⅡ-M3 CPU内核，最高工作频率可以达到72MHZ，可实现单周期乘法和硬件除法，从256K～512K字节闪存程序存储器，64字节STRAM，具有串行单线调试（SWD）和JTAG接口，多达112个快速I／O端、11个定时器、13个通信接口，足以满足以上所述设计所需功能，硬件电路如图3所示，其中包括控制面板控制电路、灯光电路及音响电路等。

图3 模拟器单元硬件原理框图

3.2.1 面板控制电路设计

面板控制模块主要由各种转换开关、按钮和相应的控制信号产生电路组成，将面板的控制指令送到ARM核心控制芯片STM32，通过计算机串口通信将开关、按钮状态传送给计算机，实现相应的功能。面板控制模块原理图如图4所示。

3.2.2 灯光电路设计

图4 面板控制模块原理图

方位显示电路由灯光显示器、方位显示器和分波段显示器组成。方位显示器用液晶显示器代替阴极射线管，用于显示相对方位。由7管达林顿阵列1413、2Kx8、15针串口和6个阻值为1KΩ的电阻组成，其原理图如图5所示。

图5 方位指示电路

3.2.3 音响电路设计

音响电路的任务是把雷达信号都展宽到约70μs的宽度，并把它放大到一定的幅度去推动扬声器，以便操作员能根据音色来判断雷达信号的重频等技术参数。由放大器、隔离二极管、单稳4053、射随器和集成功放TDA-2030等组成，其原理图如6所示。其中，放大器、隔离二极管、电容、电阻和单稳等组成保幅展宽电路。输出脉冲的宽度决定于单稳的R和C的时间常数。射随器的作用是减轻音量控制电位器对放电电路的影响。集成功放TDA-2030的任务是对信号进行功率放大。

3.3 串口通信

3.3.1 硬件设计

由于核心控制模块STM32的输入、输出电平是TTL电平，而PC机配置的是RS-232标准串行接口，两者的电气规范不一致，因此要完成单片机与PC机的数据通信，必须对STM32输出的TTL电平进行电平转换，MAX232／MAX232A即为RS-232C／TTL电平转换芯片。主控芯片STM32和PC的串口通信原理图如图7所示。

图6 音频电路

图7 串口通信原理图

3.3.2 软件设计需求分析

针对STM32芯片使用keil MPK4进行软件，按照模拟器所需实现功能通过逻辑关系分析，从系统结构出发来提高系统的可靠性，与排错技术相互补充，构成高可信度的系统。系统人机接口友好，操作简单明了，但仍要求操作员熟悉装备的基本操作及工作原理。

4 结语

本文介绍的雷达综合训练模拟器采用软硬件相结合的方式，重点对硬件设计与实现进行了论述，实现对实际侦查告警设备操作界面及功能响应的完全模拟，采用了一种通用性、控制灵活、能适应不同仿真的电路结构。该模拟器具有仿真效果好、可靠性高和系统人机界面友好等优点，在满足部队新装备日常训练需求的同时，促进装备保养及维修水平的提高，具有广泛的实用价值。

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