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远程多路遥控起爆器的设计与实现

时间：2007-07-17 11:28:00

关键字：遥控指令接收机雷管

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[导读]随着高科技迅速的发展，信息技术、光电技术、电子技术等随之迅速发展，从而使军事电子技术迅速发展。

随着高科技迅速的发展，信息技术、光电技术、电子技术等随之迅速发展，从而使军事电子技术迅速发展。为适应军事技术向信息化、智能化方向发展的趋势，研究设计了这种多路遥控起爆器。该多路遥控起爆器（Remote Bombing Trigger）是炮兵部队在作战演习时，作为训练的一种器材，也可作为矿山及工程爆破的一种爆破器材。

一、系统设计方案

（一）系统总体设计

该系统主要由发射机单元、接收机单元和雷管组成。主控发射机和接收机的无线遥控距离不小于3km；发射机可以分别控制六台接收机；每台接收机承担至多150路的起炸；每一路的线长不超过450m；每一路的起炸能力为2～4Ω的军用雷管；确保在线长为450m的条件下，安全可靠地起爆每一路；发射机可遥控设置被控制的150路雷管的起爆方式：同时起爆、间隔某固定时间起爆、选爆，如图1所示。

图l 系统的结构框图

（二）发射端设计

发射单元主要由控制面板设计、单片机控制电路、液晶显示、键盘、指令输出电路、载波频率产生电路、调制电路、信号放大滤波电路和功率推动电路组成，主要完成接受键盘输入的指令、数字编码、信号调制、信号发射等功能，如图2所示。

图2 发射单元框图

（三）接收端设计

接受单元由高频放大、混频、中频放大、鉴频器等模拟信号处理电路以及同步信号提取电路和单片机控制电路等数字信号指令电路组成，完成信号的接受、解调、译码等功能，并将指令输出给执行机构，控制其状态和动作，如图3所示。

图3 接收单元框图

（四）单路起炸电路设计

接收机在完成指令比对正确以后，将发出充电指令。在短时问内要使武装电容具备起炸储能。

根据要求，接收机到雷管的线长为450m。采用通常的抗拉线与雷管连接。线电阻大约在35～120Ω，而雷管的电阻为2～4Ω，这样，如果在接收机端储能，就要求激励电压高，储能容量大，线电阻要小的抗拉线。这样接收机的成本、体积就会大大增加。加之：450m线长将受到静电、雷电等各种电磁波的干扰。在高压充放电的情况下，存在较大的线间电容。这样会带来许多不安全的因素。设计考虑将充电电路放在雷管端，作为一次性消耗，这样接收机的充电电压低，体积大大缩小，有较多的有利因素。工作布置示意图如图4。

二、系统实现

（一）芯片选型

主要芯片：．AT89C52，AT89C2051，MC2833，MC3361，FX589等。

图4布置示意图

该多路遥控起爆器包括发射和接受两大部分，二者均以单片机为CPU来实现，发射端选用AT89C52，接收端选用AT89C2051。信息的发送和接受均是在单片机CPU的统一控制下完成。MC2833和MC3361完成指令的调制和解调。FX589用来实现信号的同步。

（二）FX589芯片简介

从提高接收机的工作速度、可靠性和减小硬件规模、降低功耗的目的出发，选用了集成高速调制解调器FX589，在该起爆器中我们是利用FX589来实现发射和接受的同步。

FX589是一个用于无线数据传输的单片集成同步调制解调器。通过采用最小高斯频移键控调制，FX589具有很宽的数据速率，其数据速率范重从4kb/s到64kb/s。可以通过片端编程实现数摄速率和BT选择（0.3或者0.5），以满足不同系统的需要。它的主要特性是：

数据速率为4 kb/s～64kb/s；

全双工或半双工最小高斯频移键控调制（GM-SK）

可选BT：（0.3或0.5）

低功耗，

3.0V，20kb/s，1.5mA typ.

5.0V，64kb/s，4.0mA typ.

适合PCMCIA/PC卡的小型TSSOP封装形式该器件可用于销售终端节点、用于PC、便携式电脑和打印机之间的低功耗的无线数据连接、GPS和差分GPS之间的数据传输、移动无线数据应用等方面。

FX589的数据发送和接收采用串行方式，并与调制解调器产生的发送或接收时钟同步。采用节电模式的单独发送或接收可以使用全双工或半双工方式工作。接收数据的输入电平可以由用片上输入放大器周围的外部元件组成的交流或直流调节电路来设置。由于使用了接收数据的输入控制来检测、保持输入电平，使得接收数据信号的获取、锁定和保持变得容易，并且可以在需要的时候通过微处理器进行设定。接收信号的质量可以通过接收信噪比显示出来。FX589工作电压范围为3.0 V～5.5V。FX589是24脚集成电路，有贴片式和双列直插式多种封装形式，见图5和图6。

图5 FX589系统框图

图6 FX589外部元件连接示需图

（三）系统实现原理

该系统利用键盘和液晶显示组成用户操作接口，首先用户由键盘键入指令，输入到单片机，在单片机中完成指令的编码并由指令输出电路将指令输出到由MC2833芯片组成的调制电路中对指令进行FSK调制，调制好的信号经倍频、高频放大、功率放大和天线匹配网络由天线将指令发射出去。接收端由天线接收到的高频载波信号经高频放大后送入混频器中对信号进行混频得到第一中频信号，此中频信号经放大后进入由MC3361组成的第二混频和鉴频电路后得到低频指令脉冲，对其进行放大后送入由FX589组成的同步电路中，然后将指令信号和同步信号一起送入单片机，在单片机中完成指令的解码，将解码出来的指令输出到执行机构控制其状态和动作。

三、实验

试验结果如下表1所示。从试验结果看出，遥控收发系统的各项指标达到或超过均达到要求的技术指标，完全满足使用性能要求，达到了设计目的。

表1 试验结果