主从方式无线传输的弹体飞行时间测量系统(3)
弹体飞行时间测试系统主要由两个单片机系统（主机系统和从机系统）构成。其中主机系统负责从机计数和自身计数开始的控制，同时还要接收从机的计数结果以进行数据处理并且显示最终结果。从机系统则负责自身计数，并在计数结束后将计数结果反馈给主机，而且通过数据处理将结果显示出来。由于该测试系统由本人与同学合作搭建，因此在分工上本课题主要负责主机系统的设计与调试。
2 弹体飞行时间测量的总体方案
2.1弹体飞行时间测量系统主要技术指标
1 测时精度。本课题要求所测弹体飞行时间精度在1us。
2 测时距离。本课题要求所测弹体飞行距离范围在1km至2km之间。
3 测时范围。本课题要求所测弹体飞行时间范围在1s至10s之间。
4 无线传输距离。本课题要求无线传输模块的最小传输距离在2km。
2.2弹体飞行时间测量的总体方案
2.2.1 主要技术指标分析
基于技术指标的提出，要求设计的测试系统能够满足这些指标，因此需要通过对技术指标作出分析并且找到实现技术指标的方法。
1 测时精度。本课题要求所测弹体飞行时间精度在1us，对精度的要求不高，常用的满足的计时器件主要有单片机和CPLD[10]。由于单片机使用起来比较方便，而且相比CPLD更加经济，因此本课题采用单片机计时。
2 测时距离。本课题要求所测弹体飞行距离范围在1km至2km之间，也就是要求两个区截装置及其相应的计时仪相隔1km到2km。有线测试法的长距离布线会产生数据误差，而且布线方式也异常复杂。考虑到本课题测时距离的实际情况，可以采用无线手段进行数据的传输。
3 测时范围。本课题要求所测弹体飞行时间范围在1s至10s之间，综合测时精度来看，需要显示七位数字，如9.999999s，这样就可以在测时范围内满足测时精度。
4 无线传输距离。本课题要求无线传输模块的最小传输距离在2km，即无线模块的传输距离要覆盖测时距离。这就对无线模块的选型提出了指标要求。
2.2.2 总体设计思路
综合以上技术指标的分析并参照常用脉冲计时仪的原理，提出了弹体飞行时间测量的思路：
主机控制从机Ⅰ和从机Ⅱ计数开始，区截装置产生的脉冲信号用来中断计时，计时结束后将计数结果反馈给主机，随后主机进行数据处理然后显示出测试结果。当然，整个主机与从机的数据通讯都通过无线模块实现。出于节约成本的需要，本课题将主机和从机Ⅰ合二为一，即主机既可以控制从机计数开始，又需要对本身进行归零计时。从而计时部分可简化为主机和从机，主机负责控制计数开始并向从机发送计数开始指令，从机在靶信号的中断之下停止计数，从而得出计时结果[11]。至于无线模块，则主要负责主机对从机计时开始的控制，主机对从机的数据接收等内容。
计时结束后，测试系统需要将所测得的测试结果显示出来，所以显示模块是必须的。如何判断该系统工作是否正常也是本课题考虑的一部分。当然自检的方法有很多，在这里本课题采用触发自检法，即开机后给定一个触发信号，系统自动计数且溢出15次，一次溢出计数脉冲为65536次，经过计算计时时间大概为0.983040s[12]。若数码显示也为0.983040s，则表示该系统运行正常；如果不是，则需要对系统进行检修。
2.2.3 总体设计方案
该系统主要部分在于主机与从机的计时，由前文的分析可以清楚的了解测量系统计时的本质就是单片机的计数原理。系统的测时原理如图2.1示：
图2.1 弹体飞行时间测量系统工作原理
在本课题中，采用单片机计时，其中主机控制自身与从机同时清零开始计数。当弹体穿过区截装置时，会产生一个电信号，将此信号进行处理，使其作为一个通断信号来控制计时的停止[13]。计数停止之后，主机和从机会分别得到一个计数值N1和N2。而单片机计时的机器周期由振荡脉冲频率决定。例如对于80C51系列的单片机，振荡脉冲频率为12MHz时，机器周期为1us；当振荡频率为6MHz时，机器周期为2us[14]。因此只要晶振的频率fg一定，那么机器周期也为定值 。于是便可以计算出弹体飞行时间，即：