主从方式无线传输的弹体飞行时间测量系统(5)
2.4本章小结
本章从弹体飞行时间测量系统的主要技术指标出发，分析了该系统的这些指标要求，并且参照脉冲计时法提出了弹体飞行时间测量的总体思路。在测时原理的基础上设计除了弹体飞行时间测量的工作流程，并结合图表强调了该系统实现的基本思路。接着以此为基础提出了主机系统和从机系统的概念，而且结合流程图作了具体的内容，明确指出了主机系统和从机系统分别包含哪些子系统。通过对该系统的逐步深入，在系统总体功能的基础之上，对各主机子系统所要实现的子功能逐一进行了目标分解。于是对各个子系统的功能实现和分配的认识也提升到新的高度，从而为后面电路及软件的设计确立了明确的目标。
3. 主机系统硬件电路设计
3.1 主机系统硬件电路概述
如前所述，主机系统主要包括靶信号处理子系统、主机单片机子系统、无线模块收发子系统、显示子系统以及电源子系统。其中，靶信号处理子系统将靶信号处理成标准脉冲；主机单片机子系统计时的重要部分，同时承担着数据处理的工作；无线模块子系统不仅可以发送主机对从机的计数信号，还能使主机接收到从机的最终计数结果；显示子系统则可以实现结果显示功能；电源子系统为整个测试系统的工作提供稳定的供电。
3.2 靶信号处理电路
靶信号电路对区截装置中出来的靶信号进行处理，将其整形为标准的脉冲信号。
本课题的区截装置采用靶场现有靶，该区截装置会产生形状规则的脉冲信号，但是有可能会产生脉冲抖动，且靶信号输出幅值在3V至12V之间，即脉冲信号的幅值不尽一致[15]。因此，首先需要将脉冲幅值统一为标准脉冲。具体说明见图3.1所示。
图3.1 靶信号防抖动效果示意图
要得到标准的脉冲，可以考虑运用比较器。将比较器的标准电压设为3V，只要靶信号的电压值大于3V且其抖动区域不超过比较器的最大值，均可以将抖动靶信号转化为标准脉冲。靶信号处理电路如图3.2所示。
靶信号经比较器LM311比较后，理论来说会产生高低电平分明的脉冲，但是实际上有可能会介于高电平和低电平的模糊界限，因此在本课题中添加一个+5V的电平来抬高比较之后的电平[16]，使得该脉冲高低分明。于是靶信号经过比较之后可以作为标准脉冲送给下一级电路。
图3.2 靶信号处理电路图
在电路说明的同时，有必要对本电路的元器件选择进行说明：
该电路是比较器的选择，LM311比较器价格便宜，运行在较宽的电源电压范围±15V，因此该比较器完全满足本课题需要。
3.3单片机电路设计
主机单片机是整个系统能够正常工作的重要部分，需要对从机发出计数的控制，同时自身也在计数，而且还参与着测试系统的复位、自检等功能的实现。
其中单片机计数的中断需要外部中断信号，因此要将标准脉冲转换成能够触发中断的电平信号。脉冲转换为电平的电路如图12.3所示。
图3.3 电平转换电路图
该D触发器属于上升沿触发，当时钟信号（靶信号处理之后的标准脉冲）的上升沿到来之后，D触发器的输出值Q会变化。其变化公式为：
=D （3.1）
即Q值将变为输入值VCC。而由于系统刚开始的清零操作会使得D触发器的Q值变零，经靶信号之后，会如前面所说的那样Q值变成高电平，整个过程会产生一个上升沿。该上升沿会作为时钟信号触发第二个D触发器，于是最后的输出结果将为高电平。由于本课题采用的单片机属于低电平中断触发，因此需要使用反相器将高电平转换成低电平。最终脉冲信号经过转换电路之后会成为单片机计时的中断信号[17]。