专利名称：一种机载超短波电台模拟训练装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模拟训练装置，特别是一种针对机载超短波电台模拟训练的
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背景技术：
随着军队信息化训练条件建设的不断加快与创新，传统的训练模式正向基地化、 模拟化和网络化方向发展。通信装备，特别是数字化新装备，由于部队装备量大，使用人员多，电台操作训练与维修已成为部队和院校关注的焦点之一。目前，军队中装备和使用的超短波电台电路复杂，成本高昂，在教学训练过程中，如果使用实际设备将会影响周围的电磁环境，特别是地空超短波电台的使用将直接影响航线上飞机的通信与导航，对飞行造成安全隐患。不仅如此，错误的操作还有可能造成通信设备的损害等，因此，在教学实践中超短波电台很难得到大量配备。实验设备配备不足已经成为制约训练效果提高的主要制约因素。
实用新型内容针对实物电台电路复杂，价格高，如果用于训练，会大大提高训练成本，本实用新型所解决的技术问题是提供一种机载超短波电台模拟训练装置，该装置采用8位单片机作为核心控制芯片，通过控制显示模块的驱动芯片，实现实际电台的频率及工作状态显示、存贮、调用及出错信息提示等功能，同时通过串口进行信息的发送。该电台模拟装置可以逼真地模拟电台的全部操作和显示功能，装置主要应用于电台通信的操作训练、院校教学演示，该模拟装置增加了操作人员的训练时间，提高了操作人员的训练水平，为操作人员正确、熟练的使用电台提供了良好的训练环境。本实用新型解决所述技术问题的技术方案为一种机载超短波电台模拟训练装置，包括电压转换调理模块、核心控制模块、数据存储模块、LED显示模块、键盘输入模块和有线通信模块；其中，电压转换调理模块与核心控制模块进行单向连接，电压转换调理模块的输出端接到核心控制模块电源端口 ；数据存储模块的数据端口与核心模块的端口进行双向的连接；LED显示模块与核心控制模块进行单向连接，核心控制模块的端口输出信息到LED显示模块；键盘输入模块与核心控制模块进行单向连接，键盘输入模块输出信息到核心控制模块；有线通信模块端口与核心控制模块端口进行双向连接。所述的电压转换调理模块采用220转5V的AC-DC电源模块，该模块的输入端接220交流电，输出端接其他模块的电源端口。所述的核心控制模块为8位单片机，该模块中单片机的电源引脚接到电压转换调理模块的5V输出端；单片机的晶振引脚外接频率为11. 0592MHZ的晶振电路，单片机的复位引脚外接阻容复位电路；单片机的PI. 0-P1. 7引脚分别接到键盘输入模块的4个旋转编码器的引脚上；单片机的P2. 0-P2. 4引脚分别接到键盘输入模块的单音按键、转换按键、静噪按键、调幅按键、发射按键五个按键的引脚上；单片机的P2. 5引脚接到有线通信模块的继电器的VCC端；单片机的P3. 2-P3. 4引脚分别接到LED显示模块中驱动芯片的CLK，LOAD,DIN ;单片机的P3. 5-P3. 7引脚分别接到数据存储模块的EEPROM芯片的WP，SCK, SDA。所述的数据存储模块为串行EEPROM芯片，该芯片的三根地址线均接到电压转换调理模块的5V输出端，三个控制引脚如核心控制模块中所述接到单片机的引脚上。所述的LED显示模块包括14个LED指示灯、6个七段数码管和驱动芯片；驱动芯片的电源引脚接到电压转换调理模块的5V输出端；引脚digO和引脚digl分别接到LED指示灯的共阴极；引脚dig2-dig7分别接到数码管的位选段；驱动芯片的SEGA-SE⑶P分别接到数码管的段选端和14个LED的正极；驱动芯片的L0AD、CLK、DIN引脚如核心控制模块中所述接到单片机的引脚上。所述的键盘输入模块包括4个旋转编码器和5个按键，各个器件的引脚连接如核心控制模块中所述。所述的有线通信模块包括两级放大电路和继电器，放大电路由三极管和电阻、电容级联组成；有线通信模块中听筒和话筒的接地端通过继电器进行控制，继电器的常闭端通过滑动变阻器连接听筒的接地信号线，继电器的常开端连接话筒的接地信号线。与现有技术相比，本实用新型的有益效果为本实用新型可以逼真地模拟电台的全部操作和显示功能，不仅按键和显示等外形结构上的与实际电台相似，而且实际操作过程和通话等功能也做到了与真实电台保持一致。克服了实物电台在训练中价格高的缺点，减少了实物电台的损坏，增加了电台的配备数量，具有逼真的仿真效果，从而增加了操作人员的训练时间，提高了操作人员的训练水平，为操作人员正确、熟练的使用电台提供了良好的训练环境。
图I是本实用新型机载超短波电台模拟训练装置一种实施例的设计框图；图2是本实用新型机载超短波电台模拟训练装置一种实施例的人机界面原理图；图3是本实用新型机载超短波电台模拟训练装置一种实施例的有线通信模块电路图；图4为本实用新型机载超短波电台模拟训练装置一种实施例的通话建立过程流程图；图5为本实用新型机载超短波电台模拟训练装置一种实施例的程序流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步叙述本实用新型，具体实施例仅用于详细叙述本实用新型，不构成对本申请权利要求的限制。本实用新型设计的机载超短波电台模拟训练装置(一下简称训练装置，参见图1-5)包括硬件部分和软件部分，硬件部分的设计框图参见附图1，电压转换调理模块与核心控制模块进行单向连接，电压转换调理模块的输出端接到核心控制模块电源端口 ；数据存储模块的数据端口与核心模块的端口进行双向的连接；LED显示模块与核心控制模块进行单向连接，核心控制模块的端口输出信息到LED显示模块；键盘输入模块与核心控制模块进行单向连接，键盘输入模块输出信息到核心控制模块；有线通信模块端口与核心控制模块端口进行双向连接。本实用新型机训练装置的电压转换调理模块采用220转5V的AC-DC电源模块，该模块的输入端接220交流电，输出端接核心控制模块电源端口。该模块实现了将220V的交流电转化为5V的直流，为其他模块提供电源，保证了电源电压稳定，温升小，效率高，长寿命工作。本实用新型训练装置的进一步特征是，核心控制模块采用8位单片机(AT89C51处理器)(参见附图2)。该模块中单片机的电源引脚接到电压转换调理模块的5V输出端；单片机的晶振引脚外接频率为11. 0592MHZ的晶振电路，单片机的复位引脚外接阻容复位电路；单片机的PI. 0-P1. 7引脚分别接到4个旋转编码器的引脚上；单片机的P2. 0-P2. 4引脚分别接到单音按键、转换按键、静噪按键、调幅按键、发射按键五个按键的引脚上；单片机的 P2. 5引脚接到继电器的VCC端；单片机的P3. 2-P3. 4引脚分别接到LED显示模块中驱动芯片(MAX7219)的 CLK，L0AD，DIN ;单片机的 P3. 5-P3. 7 引脚分别接到 EEPROM 芯片(AT24C02)的WP，SCK, SDA。其中，单片机用来实现整个设计的核心控制，PI. 0P1. 7引脚用来检测编码器的输入；P2. 5引脚实现对继电器的开关控制；P3. 2-P3. 4引脚用来控制显示模块中驱动芯片(MAX7219)的显示；Ρ3· 5-Ρ3. 7引脚实现对EEPROM芯片(AT24C02)的读写。本实用新型训练装置的进一步特征是，数据存储模块采用串行EEPROM芯片(AT24C02)(参见附图2)，该芯片的三根地址线均接到电压转换调理模块的5V输出端，三个控制引脚如核心控制模块中所述接到单片机的引脚上。开机后，单片机通过读取EEPROM芯片保存的数据对电台的参数进行配置，并将相应的数据通过数码管显示出来，关机前，单片机将相应的电台参数写进EEPROM芯片中进行保存，以备下次开机使用。本实用新型训练装置的进一步特征是，LED显示模块包括14个LED指示灯、6个七段数码管和驱动芯片(MAX7219)(参见附图2)。驱动芯片的电源引脚接到电压转换调理模块的5V输出端，引脚digO和引脚digl分别接到LED指示灯的共阴极，引脚dig2-dig7分别接到数码管的位选段；驱动芯片的SEGA-SE⑶P分别接到数码管的段选端和14个LED的正极；驱动芯片的L0AD、CLK、DIN引脚如核心控制模块中所述接到单片机的引脚上。其中，14个LED指示灯分别代表电台的“常规、救生、语音、数传、密话、定向、调频、调幅、静噪、双收、信道、频段、细节、发射”指示功能；6位七段数码管用来实现模拟电台的频道和频率显示以及其他的操作信息；驱动芯片(MAX7219)是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器，包括一个片上的B型B⑶编码器、多路扫描回路，段字驱动器，还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。只有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流，通过采用驱动芯片，节省了单片机的IO 口资源，减小了单片机本身的工作负担。本实用新型训练装置的进一步特征是，键盘输入模块包括4个旋转编码器和5个按键(参见附图2)，各个器件的引脚连接如核心控制模块中所述。该模块用来实现功能控制，通过对单片机引脚的查询，判断是否有按键按下，按键按下时实现相应的按键功能。本实用新型训练装置的进一步特征是，该装置通过有线语音通信模拟了电台无线通信功能，(模块电路图参见附图3)，语音信号首先通过电容滤除高次谐波，消除高频自激震荡，然后通过两个三极管的放大将信号传送至听筒。有线通信模块中听筒和话筒的接地端通过继电器进行控制，继电器的常闭端通过滑动变阻器连接听筒的接地信号线，继电器的常开端连接话筒的接地信号线，通过单片机对继电器的控制，实现二者之间的半双工通信。双方的通信协议如下(通话建立过程的流程图参见附图4):正常情况下，单片机的继电器控制端输出低电平，此时有线通信模块的听筒功能一直处于打开状态，话筒功能处于关闭状态，模拟装置接通电源后，单片机不断对实现语音通信的发射按键进行扫描，如果发现一方的发射按键按下，则首先发送一个屏蔽信号对方电台，对方电台收到屏蔽信号后，屏蔽自身的发射按键功能，并等待接收发射方的频率信息；然后发射方再将自己此刻所处的频率和结束信号通过信号线发送到对方电台，对方电台在收到发射方的结束信号后将收到的频率与自己的频率进行比较，如果双方的频率相等，则向发射方反馈一个相等的信号，发射方在接到此信号后将单片机控制的继电器引脚置为高电平(开关由A跳向B，由C跳向D)，此时，发射方打开话筒功能，语音信息通过信号线(Signal线)传输到接收方，而接收方的听筒处于打开状态，接收到的语音信息在经过二级放大后驱动喇叭，由此实现二者间的语音通信。如果双方的频率不相等，则接收方会反馈一个不相等的信号，发射方收到此信号后会保持原来的听筒状态不变，同时以一定时间间隔地把自己的频率发给接收方，接收方可以在调节频率后重新与此频率进行匹配。当发射方的按键松开时，发射方会发送一个断开信号，同时将继电器引脚电平置零(开关由B跳向A，由D跳向C)，接收方在接收到断开信号后，会解除自身的屏蔽状态，可以实现发射按键的按下。通过以上的通信协议，双方之间实·现了半双工通信。本实用新型训练装置的软件程序说明如下(参见附图5)I.初始化定义并初始化变量、内存。2.关中断关闭CPU的中断响应。3.在开机过程中检测是否恢复出厂设置，如果是，则进行数据的初始化恢复，否则进入下一个状态。4.是否预置判断开机过程中预置键是否按下，如果按下，则将变量state置1，同时程序跳转至预置部分执行，如果预置键未按下，则变量state置0，程序进入正常模式执行。5.从内存中读取上次关机之前频道信息开机后如果进入正常模式，则此时CPU读取上次关机前的信息，包括频道信息，指示灯信息，频率信息等。6.初始化MAX7219 :通过读取的内存信息对MAX7219芯片进行初始化，数码管的频
道、频率显示。7.初始化LED指示灯通过读取的内存信息对对指示灯进行初始化，控制各个信号灯的显示。8.开中断打开CPU的中断，准备接收按键响应和进行串口信息的发送。9.是否有按键按下判断是否有按键按下，如果有按键按下则跳转到响应的按键响应程序，如果无按键按下，则处于此处进行程序等待。10.按键响应通过按键查询进行响应的按键响应。11.响应结束按键响应结束，程序跳转至按键查询状态进行等待。本实用新型训练装置的使用方法如下I)打开电源，进行信息的读取及显示；2)调整信号灯以及频率频道信息；[0042]3 )发射方按下发射按键进行语音通话请求；4)接收方进行频率信息的匹配，如果频率相同则允许通话，否则需要重新调整频率进行匹配；5)发射方松开发射按键，语音通话结束。通过以上过程，完成一个完整的电台通话过程。本实用新型未述及之处适用于现有技术。本实用新型训练装置应用于军队的训练当中，实现了远程的两点或多点间的定频通信，克服了实物电台在训练中的价格高的缺点。增加了操作人员的训练时间，提高了操作人员的训练水平，为操作人员正确、熟练的使用电台提供了良好的训练环境。·
权利要求1.一种机载超短波电台模拟训练装置，其特征为包括电压转换调理模块、核心控制模块、数据存储模块、LED显示模块、键盘输入模块和有线通信模块；其中，电压转换调理模块与核心控制模块进行单向连接，电压转换调理模块的输出端接到核心控制模块电源端口 ；数据存储模块的数据端口与核心模块的端口进行双向的连接；LED显示模块与核心控制模块进行单向连接，核心控制模块的端口输出信息到LED显示模块；键盘输入模块与核心控制模块进行单向连接，键盘输入模块输出信息到核心控制模块；有线通信模块端口与核心控制模块端口进行双向连接。
2.如权利要求I所述的机载超短波电台模拟训练装置，其特征为所述的电压转换调理模块采用220转5V的AC-DC电源模块，该模块的输入端接220交流电，输出端接其他模块的电源端口。
3.如权利要求I所述的机载超短波电台模拟训练装置，其特征为所述的核心控制模块为8位单片机，该模块中单片机的电源引脚接到电压转换调理模块的5V输出端；单片机的晶振引脚外接频率为11. 0592MHZ的晶振电路，单片机的复位引脚外接阻容复位电路；单片机的PI. 0-P1. 7引脚分别接到键盘输入模块的4个旋转编码器的引脚上；单片机的P2. 0-P2. 4引脚分别接到键盘输入模块的单音按键、转换按键、静噪按键、调幅按键、发射按键五个按键的引脚上；单片机的P2. 5引脚接到有线通信模块的继电器的VCC端；单片机的P3. 2-P3. 4引脚分别接到LED显示模块中驱动芯片的CLK，LOAD, DIN ;单片机的P3. 5-P3. 7引脚分别接到数据存储模块的EEPROM芯片的WP，SCK, SDA。
4.如权利要求I所述的机载超短波电台模拟训练装置，其特征为所述的数据存储模块为串行EEPROM芯片，该芯片的三根地址线均接到电压转换调理模块的5V输出端，三个控制引脚如核心控制模块中所述接到单片机的引脚上。
5.如权利要求I所述的机载超短波电台模拟训练装置，其特征为所述的LED显示模块包括14个LED指示灯、6个七段数码管和驱动芯片；驱动芯片的电源引脚接到电压转换调理模块的5V输出端；引脚dig0和引脚digl分别接到LED指示灯的共阴极；引脚dig2-dig7分别接到数码管的位选段；驱动芯片的SEGA-SEGDP分别接到数码管的段选端和14个LED的正极；驱动芯片的LOAD、CLK、DIN引脚如核心控制模块中所述接到单片机的引脚上。
6.如权利要求I所述的机载超短波电台模拟训练装置，其特征为所述的键盘输入模块包括4个旋转编码器和5个按键，各个器件的引脚连接如核心控制模块中所述。
7.如权利要求I所述的机载超短波电台模拟训练装置，其特征为所述的有线通信模块包括两级放大电路和继电器，放大电路由三极管和电阻、电容级联组成；有线通信模块中听筒和话筒的接地端通过继电器进行控制，继电器的常闭端通过滑动变阻器连接听筒的接地信号线，继电器的常开端连接话筒的接地信号线。
专利摘要本实用新型为一种机载超短波电台模拟训练装置，包括电压转换调理模块、核心控制模块、数据存储模块、LED显示模块、键盘输入模块和有线通信模块；其中，电压转换调理模块与核心控制模块进行单向连接，电压转换调理模块的输出端接到核心控制模块电源端口；数据存储模块的数据端口与核心模块的端口进行双向的连接；LED显示模块与核心控制模块进行单向连接，核心控制模块的端口输出信息到LED显示模块；键盘输入模块与核心控制模块进行单向连接，键盘输入模块输出信息到核心控制模块；有线通信模块端口与核心控制模块端口进行双向连接。本实用新型可以逼真地模拟电台的全部操作和显示功能，而且实际操作过程和通话等功能也做到了与真实电台保持一致。
文档编号H04B1/38GK202679350SQ201220285598
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者高振斌, 王仁智, 陈洪波 申请人:河北工业大学