一种光电装备实训装置硬件设计

李 瑛 王强国 李 琛 刘珍珠

（1、陆军工程大学军械士官学校，湖北 武汉430075 2、69243 部队，新疆 昌吉831500 3、陆军装备部驻武汉地区军代局驻武汉地区第三军代室，湖北 武汉430300）

1 概述

2 总体技术方案

光电装备实训装置结构组成分为以下部分：可拆卸的五个半实装单元（电源单元、逻辑单元等五个半实装模块）；可旋转式LCD 显示器；操作面板（故障模拟单元，维修检测单元，常用仪表）；实验台面及计算机主机；系统硬件组成分为三个部分；五个半实装单元，包含面板与背板；故障模拟单元及配套的现场总线，连接五个半实装模块及主机；维修检测单元，提供独立驱动接口。

2.1 硬件系统

2.1.1 硬件整体设计

系统硬件组成分为三大部分：五个半实装单元、故障模拟单元、维修检测单元。为了实现使各设备单元能够实现对半实装单板的检测和控制，我们采用嵌入式MCU 作为控制核心，配合继电器、EEPROM等器件实现各单元控制及总线通信，形成一个完整的嵌入式系统。

图1 系统各模块信号串联示意图

处理器采用32 位ARM Cortex-M3 单片机STM32F103 作为各个单元的控制芯片，控制系统运行，可完成整机的各模块分区域化的故障模拟。STM32F103 具备丰富的外设接口，能够实现对对多路数字信号的控制与检测。集成5 路串行异步通信接口，满足系统各单元设计需求。

对五个半实装模块，需要将每个模块的关键信号引出测试点，以供学员对信号进行测量、分析，同时在前面板绘制硬件框图辅导学员熟悉信号的回路，了解数据的流向。为了训练学员对各类硬件故障导致的系统工作异常情况的检测方法和判定手段，系统针对五个模块分别设计了相应的背板电路，通过模拟开关接管各个模块的输入、输出信号端子，经过MCU 软件自由设定各个信号的通断状态，从而实现模拟故障情形。

同时，通过上位机软件对所有模拟开关进行统一的集中管理，从而可以系统的模拟各类故障状态，并按照教学经验汇总生成故障题库数据，通过教员端和学员端软件的配合，可以实现考题下发、结果反馈、流程追踪等教学训练科目，极大提高了教学训练的效率。

针对上述的故障状态模拟，为了使学员能够进一步的确认故障电路所在的模块，系统提供了维修检测单元。该单元可以针对单一模块提供所需的所有标准驱动信号，使学员可以让单一模块离线工作，剥离系统中其他模块对该单一模块产生干扰的可能性，通过测量对比单一模块的输出信号，从而进一步的确认该模块是否是故障模块。

广西梧州市龙圩区税务局全面推行“放管服”改革后，不断优化纳税服务，极大地方便了纳税人办理涉税业务，节约了办税时间和成本，赢得了广大纳税人的点赞，纳税人的满意度也随之得到进一步提高。2017年在全市纳税人满意度测评中，从原来的第七名跃上到中上水平。另外，通过不折不扣地落实税收优惠政策，让纳税人应享尽享税收优惠，惠及面达100%。据统计，2017年度享受小型微利企业所得税优惠的企业共180户，优惠减免5726.9万元；享受政策性减免优惠2700户，减免增值税150万元。

系统硬件设计过程中充分考虑对系统硬件的保护，对过流击穿、静电击穿、短路等故障现象对系统的破坏具备一定的防范能力。

2.1.2 电源单元

图2 是电源半实装单元接口示意图。其接口信号定义如下所示：

图2 电源半实装单元

2.1.3 接收放大单元

工作模式：接收放大电路外接光电探测器，在光电探测器接收到返回激光信号后，在TPG 的控制信号下输出VID 信号。维修检测电路涉及到的内容：激光信号性质（波形、强度）以及与TPG 的配合。

2.1.4 逻辑单元

图3 逻辑半实装单元

2.1.5 显示单元

图4 是显示半实装单元前面板示意图。

图4 显示半实装单元

2.1.6 触发互联单元

触发互联半实装单元箱体的面板没有嵌入实际的激光器，而是嵌入氙灯以作替代，用于模拟激光触发的效果，吸收前级电路所产生的能量。

2.1.7 故障模拟单元

故障模拟单元与五个半实装单元协同工作，用于模拟故障代码。故障模拟单元能够模拟设定目标1、目标2、目标3，以及照明调节、测距、激光次数、选通等功能按钮。

图5 是故障模拟单元前面板示意图。

图5 故障模拟单元前面板

2.1.8 维修检测单元

维修检测单元提供与四个半实装单元的检修接口，用于产生各个半实装单元的驱动信号，辅助定位故障单元和故障点。

图6 是维修检测单元前面板示意图。

图6

2.1.9 可旋转显示器可旋转结构

采用金属铰链结构设计，通过在现有平台结构上进行改造，增加LCD 显示器旋转面板。LCD 显示器面板采用可旋转式设计，有效的节约了平台空间，采用19 寸液晶显示器面板，界面友好。

2.2 软件系统

组成分为五个部分：五个半实装单元背板软件；故障模拟单元软件；维修检测单元软件；服务器端上位机软件（教员端）；实验台端上位机软件（学员端）。

五个半实装单元背板软件；故障模拟单元软件；维修检测单元软件；服务器端上位机软件（教员端）；实验台端上位机软件（学员端）。采用嵌入式C 语言编写，最大程度确保了系统响应的实时性和可靠性。

3 结论

光电装备实训装置通过自主研发及调试，能够使学员更为直观、便捷的理解系统原理，了解整体构架，测量信号波形，极大的提高了教学、实训的效率。

教员能够通过本系统方便的掌握学员学习进度、日常训练成绩、实操及理论考核成绩，能够更进一步的进行。