STM32单片机弹丸膛内运动参数存储测试装置开发软件设计(2)
参考文献33
1. 绪论
1.1 本课题研究的背景意义
当今社会中，随着科技的迅猛发展，大量的高新技术被运用在了火炮和弹药的设计和研制中。对精确打击武器而言，为其高速化、小型化以及末端高速攻击突防能力的快速提高，而采用的普遍的传统发射原理的近程超近程防空反导火炮系统已经不能满足战场需求，故而需要一种新型的技术对其进行改善，于是一种新型技术—金属风暴武器（具有超高射速的近程超近程防空反导武器系统）面世了[1]。
金属风暴武器的一面世就引起了世界各国的高度关注，这种新型速射技术获得了“近100年来的内弹道学最重大突破之一”的美誉。其核心特征就是弹药的串联装填发射，同时这也是其具有超高射频的最主要原因、异于传统枪炮武器的最主要特征[2]。和传统的弹丸发射相比，金属风暴武器不仅在弹底受到了压力，在弹顶也受到了一定的压力，因此，对金属风暴武器的特性分析需要对其弹底、弹顶压力和加速度进行分析。本系统通过对金属风暴武器在弹丸膛内运动过程中的弹底、弹顶压力和加速度的准确的测试，为金属风暴武器的分析、建模和研制等提供了数据及技术支持。
针对弹丸膛内运动的特点，本系统选用的测试技术为存储测试技术。存储测试技术能在特殊环境条件下完成测试，是测试运动中的物体各项参数的有效手段。通过这中方式可以将传感器模块、调理电路模块、信号存储模块集于一体，并且能进行现场采集和保存测试数据的工作，可以等待测试完成后，再回收系统测试得的数据。对于存储测试系统的研究，国外在 20世纪70年代末期便开始了[3]；在80年代初就渐渐有文献对其进行报道，美国的SNL实验室和IES公司都有与其相关的文献及产品。在1983年，国内提出了研究引信数据的存储测试方法；在80～90年代，华北工学院实现了应用存储测试系统的一系列成功实例。存储测试系统所具有的体积小、耗电低、无需外接电源、能承受高的冲击加速度、较高的环境温度和环境压力等特点使其优于传统的测试方法。
然而存储测试系统的运行需要通过软件对其各个过程进行控制。软件是测试系统正常工作的灵魂，在测试系统硬件设计的基础上，需要依据所选用的处理器的不同，选择方便快捷的软件开发平台，开发出系统功能实现的控制软件[4]。
1.2 国内外发展现状
1.3 本课题完成的工作和研究内容
本课题是实现存储测试系统在高温高压高冲击的环境下软件可靠稳定工作，以保证数据的正常采集和存储，以及软件实现电池供电系统的低功耗等等。
数据采集和数据存储是本课题中软件设计的核心部分。采用STM32控制器来实现AD的数据采集和转换、数据的存数、和串口通信的设计；基于LabVIEW设计了上位机软件，实现了与测试装置通信以及对数据的接受和处理等功能。其中，A/D转换器需实现数据采集和转换，数据的存储部分需实现对数据的有效采集和有效存储，串口通信实上位机和下位机之间的数据和命令的交流[9]。而有效数据的需要触发模块来进行判断，故而STM32还应能接收触发模块的信号。
2 基于STM32的系统总体方案设计
在本系统中，所需要测试对象为弹丸在膛内发射的瞬间所获取的加速度信号和弹底、弹顶压力信号。系统的总体方案设计中应考虑弹丸在发射的瞬间周围环境的恶劣条件，以及对所测得的信号需要较高的测试精度问题等对硬件进行选型。本课题所设计的系统是一种基于数据采集及存储的测试系统。这种系统是一种独立系统，并不需要外部引线的连接，可以自动测试弹丸在膛内运动的加速度与压力信号并进行保存。本系统中软件设计的主要功能就是在硬件电路完善后，实现对弹丸动态参数的数据的采集和存储，在测试完毕后，再通过串口将数据传输给上位机进行分析和图形化。