基于Intel8254的运动平台数/模转换电路设计

　　0 引言

　　飞行模拟器的运动平台主要是用来向飞行员提供飞机运动的动感信息，使飞行人员感觉与在被模拟的真实运动飞机上、在同样环境和任务下的动感相一致。运动平台系统一般由机械系统、液压系统、控制系统组成。数/模转换电路是控制系统的的核心，它要把经运动平台算法解算出的各液压缸伸缩量的数字信号转换成模拟量信号，然后经滤波放大、电液伺服阀后，由电液伺服阀驱动各液压缸运动，进而驱动运动平台仿真飞机飞行时的各种姿态及地面滑跑、着陆及放起落架时的振动等。

　　数/模转换电路一般使用专门的D/A转换器，D/A转换器的种类比较多，如有权电阻网络型、倒T型电阻网络型、权电流型、开关数型、权电容网络型、串行输入型等，本文利用Intel 8254设计了一种简单实用的数模转换(D/A)电路，并应用于飞行模拟器三自由度运动平台控制系统中。

　　1 运动平台控制系统组成

　　三自由度运动平台控制系统硬件由平台控制计算机、接口系统、滤波功放板、看门狗电路和液压伺服系统组成，接口系统包括D/A，A/D转换电路(见图1)。通过主计算机接收到飞行方程解算出的与控制平台有关的各种信息，由平台控制计算机进行处理，经数/模转换(D/A)、滤波、功放成为伺服阀控制指令，驱动液压缸平滑、稳定的伸缩，实时产生和被模拟的飞机相似的过载、姿态、振动等运动信息。液压缸的伸长量经位移传感器送给比较放大器，形成硬件闭环控制，位移信号经模/数转换(A/D)，送给平台控制计算机，用来对平台极限位置的限制。同时，由看门狗电路实时监视控制电路的工作情况，确保运动平台的安全。控制系统硬件电路的核心为自行研制的D/A转换电路及看门狗电路。

　　2 D/A转换电路

　　三自由度运动平台数/模转换电路主要由74LS138译码器、可编程定时器/计数器芯片8254、8位数据缓存器74LS245等组成，核心元件是可编程定时器/计数器芯片8254。

　　2.1 8254简介

　　可编程定时器/计数器是为方便计算机系统的设计和应用而研制的，定时值及其范围可以很容易地由软件来控制和改变，能够满足各种不同的定时和计数要求，因此得到广泛应用。8254是Intel公司生产的通用定时/计数器，是在8253的基础上稍加改进而推出的改进型产品，两者硬件组成和引脚完全相同。

　　8254是24脚双列直插式芯片，用+5 V电源供电。芯片内有3个相互独立的16位定时/计数器。主要管脚如图2所示。

　　数据线D0～D7与CPU的数据总线相连接，是双向三态的数据线，用于与CPU交换信息。读信号RD是一个低电平有效的由CPU发来的控制信号，RD信号通知8254，CPU要读8254中的某个通道的计数值或状态字，也就是说由RD来读取8254中的某个计数器的相关内容;WR是一个低电平有效的由CPU发来的控制信号，CPU通过此信号向8254发送控制字和计数值;片选信号CS是一个低电平有效的信号，CPU用此信号来选择8254。在芯片不被选中的情况下，读信号和写信号没有意义，也不起作用;地址线A1，A0一般接到系统地址总线的A1，A0上，它们的功能是编码选择3个通道和1个控制寄存器，其端口编码略，CS，RD，WR，A1和A0组合起来才能对寄存器进行选择和操作。