基于Intel 8254的运动平台数／模转换电路设计

摘要：提出了一种新型的运动平台数／模转换(D／A)电路。利用可鳊程定时／计数器8254具有可编程单次脉冲、对主频进行分频等特点，设计了一种数／模转换电路。实际应用表明，这种数／模转换电路简单实用，工作稳定，且成本低、抗干扰能力较强、实时性好，已经成功地应用于某型飞行模拟器三自由度运动平台控制系统中。该电路还可推广应用于飞行模拟器的仪表控制系统、操纵负荷仿真系统的数／模转换电路中。
关键词：运动平台；可编程定时／计数器8254；数／模转换电路；可编程单次脉冲

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。