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一種用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置的制作方法

文檔序號:6107893閱讀:415來源:國知局
專利名稱:一種用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及一種檢測儀設(shè)備,特別是涉及一種用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置。
背景技術(shù)
低頻電磁波探測器是衛(wèi)星有效載荷之一,其中檢測儀設(shè)備是低頻電磁波探測器有效載荷的重要組成部分之一,它為整個低頻電磁波探測器的研制和聯(lián)試提供了重要幫助,從而保證了低頻電磁波探測器有效載荷的研制進(jìn)度和成功率。
低頻電磁波探測器的最終應(yīng)用目標(biāo)是探測等離子體的不穩(wěn)定性及所激發(fā)的低頻電磁波;配合粒子探測,研究粒子的加熱、加速、擴(kuò)散和沉降過程,測量地球外層空間,頻率為8Hz~10KHz的磁場擾動情況,其測量參數(shù)是空間電磁波在不同方向和不同頻率上的峰值參數(shù)。在衛(wèi)星公用設(shè)備尚未研制出來之前,為了不影響研制任務(wù)的順利進(jìn)行和單臺儀器的調(diào)試,有必要尋求一種解決方案,提前開發(fā)出一臺用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置,使之既能滿足低頻電磁波探測器研制任務(wù)的需要,又能在調(diào)試過程中幫助查找儀器軟硬件設(shè)計方面存在的問題。
由于低頻電磁波探測器在國內(nèi)是首次上星項目,國內(nèi)目前尚沒有這方面的研制記錄,對于低頻電磁波探測器的檢測,也未見有關(guān)文獻(xiàn)報道和專利申請,因此,低頻電磁波探測器和檢測儀設(shè)備的研制是一種開拓性的工作。檢測儀在低頻電磁波探測器研制過程中是必不可少的設(shè)備,若沒有它,低頻電磁波探測器的研制工作將無法開展,聯(lián)調(diào)測試實驗和野外定標(biāo)實驗都將無法進(jìn)行。
因此,為了提高低頻電磁波探測器有效載荷與衛(wèi)星公用設(shè)備對接的成功率和工作的可靠性,就需要提供一種用于低頻電磁波探測器的檢測儀設(shè)備。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)無法完成低頻電磁波探測器的調(diào)試、驗證的不足,從而提供一種用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器研制、調(diào)試、驗證的檢測裝置。
為了達(dá)到上述目的,本實用新型采取的技術(shù)方案如下
一種用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置,如圖1所示,包括一中央處理器1,用于控制整個設(shè)備的正常工作、數(shù)據(jù)接收和發(fā)送、幀同步信號的產(chǎn)生、串口中斷使能,輸出數(shù)據(jù)采集信號;一定時計數(shù)器2,與所述中央處理器1連接,用于改變輸入晶振的頻率波形,產(chǎn)生不同周期的方波信號;至少兩個觸發(fā)器,第一觸發(fā)器3與所述定時計數(shù)器2連接,用于控制復(fù)位信號產(chǎn)生的脈沖寬度,并輸出復(fù)位脈沖信號,第二觸發(fā)器4與所述定時計數(shù)器2和所述中央處理器1連接,用于控制幀同步信號產(chǎn)生的脈沖寬度;一個同步計數(shù)器5,與所述定時計數(shù)器2連接,用于倍頻所述定時計數(shù)器2的輸出信號;一個或門6,與所述同步計數(shù)器5和所述定時計數(shù)器2相連接,用于輸出時鐘信號;一個串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器7,與所述中央處理器1連接,用于把串行輸入的科學(xué)數(shù)據(jù)依次轉(zhuǎn)換成供所述中央處理器1讀取的并行輸出數(shù)據(jù);至少一個數(shù)據(jù)存儲器8,與所述中央處理器1連接,用于存儲接收和發(fā)送的科學(xué)數(shù)據(jù);至少一個程序存儲器9,與所述中央處理器1連接,用于存儲最終的程序代碼;一個電源(圖中未示出),用于為該檢測裝置各部件供電。
在上述技術(shù)方案中,更進(jìn)一步地,該檢測儀設(shè)備還包括一個串口轉(zhuǎn)換電路10,與所述中央處理器1相連,用于把中央處理器輸出的數(shù)據(jù)信號電平轉(zhuǎn)換成與微機(jī)串口相兼容的電平。
在上述技術(shù)方案中,更進(jìn)一步地,該檢測儀設(shè)備還包括至少一個差分轉(zhuǎn)換電路(圖中未示出),所述差分轉(zhuǎn)換電路與所述第一觸發(fā)器3、所述第二觸發(fā)器4、所述或門6、所述串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器7或所述中央處理器1連接,用于提供高效穩(wěn)定的高低電平。
在上述技術(shù)方案中,更進(jìn)一步地,所述電源包括一個交直流電壓轉(zhuǎn)換電路,用于把公共設(shè)施的交流電轉(zhuǎn)換成直流電供給各部件。
在上述技術(shù)方案中,更進(jìn)一步地,所述電源由干電池組成。
本實用新型的用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置的工作過程為系統(tǒng)上電后,中央處理器初始化,同時初始化定時計數(shù)器輸出控制字;中央處理器等待中斷產(chǎn)生,并通過定時器產(chǎn)生數(shù)據(jù)采集信號;定時計數(shù)器輸出三種不同周期的方波信號,分別經(jīng)過同步計數(shù)器、第一觸發(fā)器、第二觸發(fā)器處理后輸出需要的信號;在中央處理器輸出信號的同時,串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器讀取串行輸入的科學(xué)數(shù)據(jù),然后啟動外部中斷使中央處理器讀取并保存;中央處理器把讀取的科學(xué)數(shù)據(jù)存放在片外RAM區(qū)中,根據(jù)中央處理器定時中斷T0來控制串口中斷的使能輸出,發(fā)送數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)換電路直接上傳到微機(jī)。
在本實用新型中,所述中央處理器1可根據(jù)任務(wù)需要,采用其他種類型號的處理器,也可改變對定時計數(shù)器的初始化設(shè)置參數(shù),根據(jù)任務(wù)需求產(chǎn)生不同周期的方波或脈沖信號。通過調(diào)節(jié)同步計數(shù)器和觸發(fā)器,能改變輸出信號的波形和脈寬。數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器可選擇其他型號和不同容量大小的芯片。另外,外部供電在沒有電源和公共供電設(shè)施的情況下,也可以用干電池來代替。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1)實現(xiàn)對于低頻電磁波探測器的全面檢測問題;2)本實用新型提供的用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置全部采用低功耗常用芯片,內(nèi)置電壓轉(zhuǎn)換電路,在室內(nèi)只需把電源輸入端接入220V交流電插座中,設(shè)備就可正常運(yùn)行。在野外實驗或周圍沒有電源插座時,用+9V干電池供電,設(shè)備也能正常運(yùn)行;3)本實用新型具有節(jié)能、體積小、成本低、操作方便、便于攜帶、應(yīng)用場合廣、輸出信號標(biāo)準(zhǔn)、實時性強(qiáng)、傳輸數(shù)據(jù)正確、無丟失等一系列特點(diǎn),也可應(yīng)用于衛(wèi)星上同信號接口規(guī)范的其他有效載荷儀器。


圖1表示本實用新型的用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2表示本實用新型的用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置的工作流程圖;圖3表示本實用新型的一實施例輸出的各信號波形圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述作為實施例,參照圖1制作一個本實用新型的低頻電磁波探測器檢測裝置。按照低頻電磁波探測器與公用設(shè)備接口協(xié)議,該檢測儀設(shè)備需要具有以下功能1)正確模擬公用設(shè)備所產(chǎn)生的復(fù)位脈沖信號、數(shù)據(jù)采樣信號、幀同步信號、時鐘信號。使低頻電磁波探測器在脫離公用設(shè)備之后,僅與檢測儀設(shè)備相連即可正常工作;2)實時接收低頻電磁波探測器發(fā)出的科學(xué)數(shù)據(jù)包,并把它通過串口正確發(fā)送到微機(jī),供設(shè)計人員研究分析;3)用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置要輕巧、功耗低、攜帶方便,必要時可用干電池供電工作,以方便環(huán)境試驗聯(lián)調(diào)和野外定標(biāo)實驗之用。
本實施例中,中央處理器1選用的是8032芯片,外部晶振輸入時鐘為10MHz。該芯片內(nèi)部有3個獨(dú)立的定時器,其中定時器T2用作產(chǎn)生數(shù)據(jù)采集信號,定時器T1用作波特率發(fā)生器,定時器T0用作控制幀同步信號輸出和串口中斷使能。輸入數(shù)據(jù)的讀取在中央處理器外部中斷0中完成,數(shù)據(jù)發(fā)送在中央處理器串口中斷中完成。中央處理器外部中斷1由觸發(fā)器1產(chǎn)生的復(fù)位脈沖觸發(fā),主要完成對定時器T0和幀同步信號個數(shù)的初始化設(shè)置。具體信號波形詳見附圖3所示。
定時計數(shù)器2選用的是82C54芯片。系統(tǒng)上電后,通過往82C54計數(shù)控制單元中寫入向量字,即可控制產(chǎn)生不同周期的方波信號。它可產(chǎn)生3路獨(dú)立的輸出信號,其中一路為周期3.8us的方波,一路為周期121.6us的方波,另一路為周期5.15s的方波。
第一觸發(fā)器3和第二觸發(fā)器4選用的是74HC123芯片。第一觸發(fā)器3把來自定時計數(shù)器2的周期為5.15s的方波信號,在上升沿經(jīng)過觸發(fā),即產(chǎn)生了周期為5.15s的復(fù)位脈沖信號,脈沖寬度靠電容和電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。第二觸發(fā)器4把來自定時計數(shù)器2的周期為121.6us的方波信號,在上升沿經(jīng)過觸發(fā),即產(chǎn)生了周期為121.6us的幀同步信號,脈沖寬度靠電容和電位器進(jìn)行調(diào)節(jié),幀同步信號的個數(shù)是由中央處理器內(nèi)部定時器T0的定時時間來決定的。
同步計數(shù)器5選用的是74HC163芯片。它把周期3.8us的方波輸入信號經(jīng)過8倍頻后,與它本身相或即產(chǎn)生了系統(tǒng)所要求的時鐘信號。具體信號波形詳見附圖3所示。同步計數(shù)器5的輸入時鐘為3.8us的方波信號。
或門6選用的是74HC32芯片。
串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器7選用的是74HC164芯片。它把串行輸入的科學(xué)數(shù)據(jù),每8位轉(zhuǎn)換成一字節(jié)并行輸出,送往中央處理器1的P1端口。串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器7的輸入時鐘為系統(tǒng)所要求時鐘信號的反向。
數(shù)據(jù)存儲器8選用的是RAM62256芯片,程序存儲器9選用的是27C64芯片。
串口轉(zhuǎn)換電路10選用的是MAX232芯片。它把中央處理器1串口輸出的數(shù)據(jù)信號電平轉(zhuǎn)換成與微機(jī)串口相兼容的信號電平,送往上微機(jī)11。
在本實施例中,電源中的電壓轉(zhuǎn)換芯片選用的是7805芯片;本實施例中包括五個差分轉(zhuǎn)換電路,分別與第一觸發(fā)器3、第二觸發(fā)器4、或門6、串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器7和中央處理器1連接,用于提供高效穩(wěn)定的高低電平;其中四個差分轉(zhuǎn)換電路都由三態(tài)異向緩沖器74HC240和三態(tài)同向緩沖器74HC244芯片組成,每個三態(tài)異向緩沖器74HC240和三態(tài)同向緩沖器74HC244芯片分別與第一觸發(fā)器3、第二觸發(fā)器4、或門6和中央處理器1產(chǎn)生的數(shù)據(jù)采集信號的輸出端相連接,各自生成正反兩路差分信號同時輸出,這樣使得該設(shè)備有8路信號輸出。另一個差分轉(zhuǎn)換電路選用的是邏輯比較器LM139芯片,它的輸出端與串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器7的輸入端相連,把正反兩路差分信號轉(zhuǎn)換成單路輸入信號。本實用新型中的差分轉(zhuǎn)換電路不限于上述電路,也可以選用其他類似功能的芯片。
如圖2所示,本實施例的用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置的工作過程為1)把外部電源引入檢測儀設(shè)備,系統(tǒng)上電。
2)中央處理器對內(nèi)部定時寄存器T0、T1、T2,中斷寄存器(包括定時中斷、外部中斷、串口中斷)和片外RAM區(qū)初始化。同時初始化定時計數(shù)器輸出控制字。
3)中央處理器等待中斷產(chǎn)生,并通過定時器產(chǎn)生數(shù)據(jù)采集信號。定時計數(shù)器輸出周期分別為3.8us、121.6us、5.15s的方波信號。
4)3.8us周期信號經(jīng)同步計數(shù)器分頻后,與它本身相或即產(chǎn)生了所需的時鐘信號。
5)5.15s周期信號經(jīng)觸發(fā)器1調(diào)節(jié),即產(chǎn)生了所需的復(fù)位脈沖信號。
6)121.6us周期信號經(jīng)觸發(fā)器2調(diào)節(jié),即產(chǎn)生了所需的幀同步信號。其中幀同步信號的個數(shù)和有無,是靠中央處理器定時寄存器T0輸出來控制的。
7)在中央處理器輸出信號的同時,串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器讀取串行輸入的科學(xué)數(shù)據(jù),每8位轉(zhuǎn)換成一字節(jié)并行輸出,然后啟動外部中斷使中央處理器讀取并保存。
8)中央處理器把讀取的科學(xué)數(shù)據(jù)存放在片外RAM區(qū)中,根據(jù)中央處理器定時中斷T0來控制串口中斷的使能輸出,發(fā)送數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)換芯片直接上傳到微機(jī)。
最后所應(yīng)說明的是,以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換,都不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍,其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置,特征在于,包括一中央處理器(1);一用于改變輸入晶振的頻率波形,產(chǎn)生方波信號的定時計數(shù)器(2),與所述中央處理器(1)連接;至少兩個觸發(fā)器,用于控制復(fù)位信號產(chǎn)生的脈沖寬度的第一觸發(fā)器(3)與所述定時計數(shù)器(2)連接,并輸出復(fù)位脈沖信號;用于控制幀同步信號產(chǎn)生的脈沖寬度的第二觸發(fā)器(4)與所述定時計數(shù)器(2)和所述中央處理器(1)連接;一個用于倍頻所述定時計數(shù)器(2)輸出信號的同步計數(shù)器(5),與所述定時計數(shù)器(2)連接;一個用于輸出時鐘信號的或門(6),與所述同步計數(shù)器(5)和所述定時計數(shù)器(2)相連接;一個串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器(7),與所述中央處理器(1)連接;至少一個數(shù)據(jù)存儲器(8),與所述中央處理器(1)連接;至少一個程序存儲器(9),與所述中央處理器(1)連接;一個用于為該檢測裝置各部件供電的電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置,其特征在于,還包括一個用于把中央處理器輸出的數(shù)據(jù)信號電平轉(zhuǎn)換成與微機(jī)串口相兼容的電平的串口轉(zhuǎn)換電路(10),與所述中央處理器(1)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置,其特征在于,還包括至少一個差分轉(zhuǎn)換電路,所述差分轉(zhuǎn)換電路與所述第一觸發(fā)器(3)、所述第二觸發(fā)器(4)、所述或門(6)、所述串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器(7)或所述中央處理器(1)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置,其特征在于,還包括至少一個差分轉(zhuǎn)換電路,所述差分轉(zhuǎn)換電路與所述第一觸發(fā)器(3)、所述第二觸發(fā)器(4)、所述或門(6)、所述串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器(7)或所述中央處理器(1)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置,其特征在于,所述電源包括一個交直流電壓轉(zhuǎn)換電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4其中之任一項所述的用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置,其特征在于,所述電源由干電池組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置,其特征在于,包括五個差分轉(zhuǎn)換電路,五個所述差分轉(zhuǎn)換電路分別與所述第一觸發(fā)器(3)、所述第二觸發(fā)器(4)、所述或門(6)、所述串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器(7)或所述中央處理器(1)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種用于衛(wèi)星的低頻電磁波探測器檢測裝置,包括中央處理器、定時計數(shù)器、至少兩個觸發(fā)器、同步計數(shù)器、或門、串并轉(zhuǎn)換計數(shù)器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、電源。本實用新型實現(xiàn)了對于低頻電磁波探測器的全面檢測問題,且具有節(jié)能、體積小、成本低、操作方便、便于攜帶、應(yīng)用場合廣、輸出信號標(biāo)準(zhǔn)、實時性強(qiáng)、傳輸數(shù)據(jù)正確、無丟失等一系列特點(diǎn),可應(yīng)用于衛(wèi)星上的有效載荷儀器。
文檔編號G01R29/08GK2837854SQ20052013024
公開日2006年11月15日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者華風(fēng)雷, 張曉輝, 王拴榮 申請人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心
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