分离时序电路的逻辑设计关键技术分析

徐永忠

（乐山职业技术学院，四川 乐山 614000）

分离时序电路可以应用在类似飞行器头体分离与级间分离当中。相比于人工控制技术来说，分离时序电路能够实现自动化控制，还能够确保起爆时间精确度。试验人员详细记录存储电路对于信号的时间参数，通过参数能够对流程进行状态进行判断。所以分析和研究分离时序电路逻辑设计具有重要意义。

一、硬件设计方案

此次所研究的时序分离电路当中共包括6路信号输入和8路信号输出，能够对按键信号与反馈信号的传输进行控制。输出信号通过多路计电器和保险开关，能够对起爆等进行控制。控制按键在电路当中能够提供不同控制信号和流程启动信号。模式选择开关能够对多种工作模式进行选择，反馈信号能够触发分离时序，通过存储模块能够对关键信息时间参数进行存储。

二、软件控制流程

先设计好控制流程图。在按下启动按钮之后，输出时统信号，可以对工作模式进行判断。完成阶段工作之后，需要发出点火指令。除过总体控制以外，控制逻辑能够实现分阶段单独控制，通过对相应控制指令和反馈指示灯进行观察，可以对不同阶段的运行状态进行检测。

三、关键技术与试验结果分析

（一）时间参数存储控制

试验人员通过分析时间参数，能够对流程进行状态进行判断。基于时间参数能够对后续分析提供参考依据，有助于提升电路可靠性。在启动之后，关键信号技术机会清零，并且对启动按钮的按下状态进行检测。当按下按钮之后会输出时统，此时会将时统信号作为基准信息，计数器自动计时，在遇到关键信号后下降沿，最重要事件参数进行记录。

在此次设计中所应用的存储芯片，具备边擦边写优势，能够实现高速大容量存储。芯片内存阵列包含128KB可擦除容量组成。读写控制命令为“0”时，系统可以写入数据。当控制命令为“1”时，系统可以读取数据。不管是写入还是读取，都需要进行无效块检验。对不同块第一页和第二页的列地址进行检验，当不是“FFh”，则为无效块。其次，系统内存容量比较大，可以动词记录时间参数，并且便于读取。

（二）优化设计软件消抖算法

控制按键信号经过计数器延时消抖，反馈信号经过滑动窗口消抖，之后输入到控制模块当中，可以确保信号输入控制的正确性，促使控制逻辑，处于正确运行状态，以此提升电路可靠性。

第一，选择不同输入信号的消抖算法。首先是对于反馈信号消抖来说，分离时序电路主要对火工品起爆时间进行控制，反馈信号为点火回路状态，将其输入到现场可编程门阵列中，能够避免产生误操作行为，确保反馈信号传输正确性。系统断开瞬间会产生脉冲干扰，强度比较大，且持续时间短，会导致反馈信号出现纳秒级信号抖动。电路静电也会干扰反馈信号。电路当中选择40MHz晶振频率，25ns时钟周期。在滑动窗口消抖算法运算期间，每经过25ns上升沿，消抖信号会进行一次赋值。通过实验能够看出，此种算法能够消除纳秒级干扰。算法当中设置两次滑动窗口消抖，能够应用到反馈信号消抖当中。

第二，按键开关消抖。硬件电路当中所使用的按键开关为机械弹性开关，由于存在触点弹性作用，按键开关在闭合时无法及时接通，在断开时也无法及时断开。所以在闭合断开瞬间会存在抖动情况。按键机械特性会决定抖动时间，通常为5ms-10ms。通过调研统计能够看出，所有按键开关的机械段时间在5ms以下。对于依据的抖动信号消抖来说，计数器延时消抖通过设置N值，可以对消抖事件进行控制。避免由于消抖时间过短，从而导致消抖不完成问题出现，也能够避免消抖时间过长所导致的资源浪费，运行过程造成影响。在本电路当当中，联合晶振频率计算，消抖时间控制在6.5ms。

第三，不同消抖算法的现场可编程门阵列硬件资源占用率：当硬件资源占用率较高时，就会加大现场可编程门阵列的负荷，从而降低运行速度，还会对控制逻辑的运行造成影响。通过比较分析滑动窗口消抖程序运行的硬件占用率、延时消抖程序运行占用率可知，以上两种程序对于硬件资源的占用率均比较低，滑动窗口消抖的器件占用率高于延时消抖。

四、试验结果

（一）试验参数的存储数据

存储器所存储的数据，帧头为FF FF 00 00，不同关键时间信号的标志数据分别为2D、3C、4B、5A、69、78。存储器以页为单位进行编程，且容量为2KB/页，系统中所存储的数据量小，无法占据一页的容量，所以在数据之后需要使用“55 55 …”补充，这样能够保证存储器的编程正确性。分离时序设备在模拟实际操作过程时，主要是应用连接等效器实现，还能够存储关键信号的时间参数。

（二）实际逻辑中的不同消抖算法波形仿真

在实际逻辑中，不同消抖算法对按键开关信号与反馈信号进行消抖，得到仿真波形图。通过比较分析实际抖动信号、理想无抖动信号，能够验证消抖算法在实际消抖的应用效果。

五、结束语

综上所述，通过分析和研究分离时序电路的软件逻辑设计技术，分析时间参数存储原理和芯片应用，优化设计计数器延时消抖与滑动窗口消抖。按照分离时序电路的不同信号，选择相应的消抖算法，仿真整个消抖过程。通过试验结果能够看出，此种逻辑设计能够更好实时准确的存储时间参数，且延时消抖与滑动窗口消抖能够有效消除不同特点信号干扰抖动情况。因此，逻辑设计具备较高的稳定性和可靠性，可以保证分离时序电路的运行可靠性。