[发明专利]一种基于FPGA的中小型火箭地面发射控制装置

权利要求书

1.一种基于FPGA的中小型火箭地面发射控制装置，其特征在于，包括主控计算机、地面控制盒，以FPGA为核心的信号调理控制机箱和弹上设备；

其中，主控计算机包括人机交互界面和CP-134U-I/DB9M板卡，通过RS422通信接口接收和反馈信号，实现人机交互；

地面控制盒包括两个硬件开关S1和S2，用于系统的硬件控制；

信号调理控制机箱包括PCB板和电源组合；PCB板包括以FPGA为核心的电平隔离转换电路，系统复位电路，上电时序控制电路，电压AD采集电路，RS422隔离转换电路，RS422中继电路和总供电电路中的电平转换电路及相应的滤波电路；电源组合在发射前为弹上设备提供地面供电；

弹上设备包括弹上配电器，弹上电池组合和弹上电气设备；要实现的功能有弹上设备地面供电、弹上电池激活、转电、断电、开启泄压阀门输出及点火控制；

主控计算机通过RS422中继电路与弹上电气设备实现RS422的通信，完成对弹上电气设备的监测和电气系统的状态监控；

FPGA采用XC3S250E-5TQ144C芯片作为主控芯片，通过ADM2582芯片接收主控计算机的指令并解析，通过以74LVC164245芯片为核心的电平隔离转换电路完成对外围控制电路的驱动，实现相应的控制任务；

系统复位电路主要由芯片LTC2904/5完成，能够在系统上电瞬间产生复位信号，完成对XC3S250E-5TQ144C芯片的复位功能；

上电时序控制电路采用以XC3S250E-5TQ144C为主控芯片，由AQY275和AQY282芯片组成，通过主控计算机向FPGA发送弹上设备地面供电、弹上电池激活、转电、断电、开启泄压阀门输出以及点火输出的控制指令，FPGA对指令进行解析后，通过外围驱动电路，完成相对应的功能；

电压AD采集电路由光耦继电器组、RC滤波电路、运放、AD采集芯片、电平隔离转换芯片组成；以AD7895-10采集芯片为核心，包括AQY215芯片、TL061BCD芯片、ADR381芯片和ADuM1412芯片，完成对弹上电池的输出电压的采集功能；光耦继电器采用AQY282芯片；

具体是由主控计算机向FPGA发出弹上电池电压采集指令，通过FPGA控制光耦继电器组的通断把待测电池电压引入采集电路，通过控制AD采集芯片完成对待测电压AD转换，并把采集结果输出给FPGA，FPGA把采集结果通过RS422总线送给主控计算机显示，完成对弹上电池电压的AD采集和显示；

RS422中继电路分为两种，第一种采用以MAX490和ADuM1201芯片为核心，第二种采用以MAX490、ADuM2582芯片为核心；均由硬件自动完成主控计算机与弹上设备的RS422通信转接，实现主控计算机与弹上电气设备的通信；

RS422隔离转换电路采用74LVC164245芯片和74LVC4245芯片，完成对FPGA与外围控制电路的隔离，以及3.3V与5.0V的电平幅值转换，实现FPGA对外围控制电路的驱动；

具体为初始时刻，FPGA控制相应的IO口输出为3.3V，通过隔离转换芯片74LVC164245芯片后把电压幅值转换为5.0V，达到对上电时序控制电路、AD采集电路中继电器的通断控制；另外，外围控制电路把电压对应的电平信号送给FPGA，通过74LVC4245芯片完成对外围控制电路的电平信号进行隔离及幅值转换；

总供电电路中的电平转换电路主要由芯片VRB2405-10WR2、TPS70345PWP和TPS79325DBV组成，完成一次电源的28V到5V，5V到3.3V、2.5V、1.2V的电压信号的转换，为FPGA及外围电路供电，相应的滤波电路采用电容并联的方式；

电源组合是指地面供电电源、电池激活电源和地面点火电源的组合，通过FPGA对各个电源的控制，完成地面供电、电池激活以及地面点火输出的功能；

地面控制盒主要由两个硬件开关组成，通过闭合相应的开关，控制FPGA实现弹上泄压阀开启和地面全断电的功能。

2.如权利要求1所述的一种基于FPGA的中小型火箭地面发射控制装置，其特征在于，所述的开启泄压阀门输出采用双路冗余进行：1)操作人员通过主控计算机发出开启泄压阀门输出指令完成对泄压阀的控制；2)通过手动控制盒上泄压阀门开关完成对泄压阀门的控制。