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原文传递船舶操纵模拟器主控板系统设计

论文题名：	船舶操纵模拟器主控板系统设计
关键词：	船舶操纵模拟器;主控板系统;软件设计;功能模块
摘要：	船舶操纵模拟器能实现海员在实验室进行模拟开船演练,现已成为航海领域培养海员的主要教学设备。主控板系统是船舶操纵模拟器的重要组成部分,它是主控计算机与驾驶台之间“沟通”的纽带,其目标就是实现主控计算机对驾驶台各种繁杂信号的采集与控制,它的实时性、稳定性和可靠性直接影响到整个系统的逼真度。因此,设计一款功能完备、实时性能好的主控板系统具有十分重要的现实意义。　　本文首先介绍了船舶操纵模拟器的组成结构,并重点阐述了主控板系统的工作原理,随后针对目前主控板系统中模拟罗经存在的失步问题,研究了升降频算法在模拟罗经控制中的应用;同时将USB总线技术应用到主控板系统与主控计算机的通信中,可以弥补以往基于串口的主控板系统传输速率慢、误码率高等不足和基于PCI接口的主控板系统安装繁琐、成本高等缺陷。　　主控板系统的硬件结构是由电源模块、单片机最小系统模块和信号采集控制模块构成。以C8051F340单片机为核心芯片,采用片上A/D转换器,键盘管理芯片CH451,磁旋转编码器AS5040,实现驾驶台上各种模拟量信号、数字量信号以及随动舵角度信号的实时采集;采用串行D/A芯片TLC5628,数码管显示芯片CH451,步进电机功率驱动芯片ULN2003,实现驾驶台上各种仪表指示、数码管显示以及模拟罗经中步进电机的驱动。所有数据和控制命令都通过C8051F340自带的USB控制器实现与主机的传输。软件包括固件程序和上位机程序两部分,设计时采用了模块编程的方法,详尽地描述了上述各功能模块的实现,并给出了各模块的流程图。　　最后,调试主控板的各模块电路并实现了各模块功能,证明该方案完整有效;综合分析调试过程中所测得的数据后证实数据采集准确、控制方法得当;通过截获的USB通信可以发现数据传输快而准,总体上满足了整个船舶操纵模拟器的需求。
作者：	陆敏敏
专业：	电力电子与电力传动
导师：	李明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文