某型空管应答机高度源模拟器电路设计

本文主要探讨了基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）技术设计的空管应答机高度源模拟器的电路设计。该模拟器用于在无真实高度源的环境下测试空管应答机接收和处理高度信号的能力。以下是详细的知识点解析： 1. **空管应答机系统**：空管应答机是一种全固态化的A/C模式设备，用于空中交通管制。它与地面二次雷达站协同工作，提供飞机的位置、方向、代码、高度等信息，确保飞行安全，特别是在繁忙机场。 2. **高度编码**： - **格雷码编码**：高度值以11位格雷码编码，分为三个组别，对应8000英尺、500英尺和100英尺的增量。为了处理负高度值，编码前先将高度值加上1200英尺。 - **数据格式**：高度信息由4个字节组成，每个字节包含起始位、8位数据位、奇校验位和终止位。每个字节的排列有特定规则，最后一个字节是前三个字节的异或结果。 3. **硬件结构**： - **FPGA**：作为核心，负责逻辑控制和数据处理。 - **LCD显示器**：显示设置的高度值。 - **按键**：用于设置高度值。 - **RS 422驱动器**：完成TTL电平与RS 422标准电平的转换，用于串口通信。 - **时钟信号**：初始时钟频率大于9600 Hz，如19200 Hz，用于数据传输。 4. **工作流程**： - 系统持续监听按键输入，操作后将按键对应的高度值显示在LCD并转化为待发送的串口数据报文。 - 数据刷新率为35±15 ms，传输速率为9600 b/s。 5. **FPGA功能模块**： - **时钟分频模块**：生成不同频率的时钟信号。 - **按键控制模块**：处理按键输入，转换为高度值。 - **LCD显示模块**：显示高度值。 - **数据处理模块**：编码高度值，生成数据报文。 - **RS 422串口数据发送模块**：发送串行数据到应答机。 6. **VHDL编程**：FPGA的设计和实现采用了硬件描述语言VHDL，这种方法具有低成本、快速开发、高可靠性和易于升级的特点。 通过这样的设计，可以在实验室环境中模拟真实的高度源信号，验证空管应答机的高度信息处理功能，确保系统的准确性和可靠性。这种基于FPGA的模拟器电路设计，结合VHDL编程，为航空电子设备的测试和维护提供了有效的工具。