齐新战贾瑞风王金树
（海军潜艇学院山东青岛266042)
装备标准显控台通用模如器研制过程中，采用一种LCD可端程开关，设计并实现了造用于不用型号装备的通用模拟开关. 摘要：研制选用于特定领城的通用模拟器，可以实现周一系列不同型号装务的模拟剑练功能，从而压熔成本、方使管理.本文在海军规起电子
关键词：LCD可编程开关通用模拟器
中图分类号：TM873.93 文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2013)05-0166-03
健盘组成（见图1）.可模拟实现多个专业标显台功能， 关控制板、LCD可编程开关.触摸屏一体机，矩阵键盘控制板、矩阵
领域，在人才培养、样机研制等方面起到了重要作用，发挥出了重大 随着模拟技术的不断发展，各类模拟器应用于军用和民用许多的经济效益和社会效益.在实践中，由于经常会为同一系列的不同低等问题.研制适用于特定领域的通用模拟器是解决这些间题的很 型号装备，设备研制多套模拟器，从而导致造价高、存放空间利用率好思路-4，文献1]从装备发展、模报训练、人才培养等方面分析了 通用模拟器研制的必要性，并进行了可行性分析.文献[2]和文献[3]分别设计了通用搜索雷达模拟器和卫星测控通用模拟器.
为了实现多个型号不同专业装备的模拟，在通用模拟器的计算机主机中设计并安装了多种软件，可实现多个型号装备的功能和性 能模拟.在触摸屏一体机中安装了多种软件，可以实现多个型号装型号装备所需要的开关显示内容，以及控制显示程序. 备的触揽屏操作与显示的模拟.LCD可编程开关控制板中装有多个
在实际使用过程中，用户通过教控台配置每个通用模拟器台位的功能，通用模拟器台位的主机通过网络接收到教控台初始化命令 后、启动运行指定型号装备的模拟软件，同时通知触揽屏一体机和LCD可编程开关控制板，触揽屏一体机根据指令运行相应的软件. LCD可编程开关控制板根据指令向8个可编程开关发出显示命令，在开关上显示出所需的文字.
难度更大.本文将一种LCD可编程开关应用到海军舰艇电子装备标 在通用模拟器研制过程中，硬件通用化设计比软件通用化设计准显控台（以下简称标显台通用模拟器的设计中，较好地解决了模 拟器中的通用开关设计问题.
1通用模拟器硬件结构
2可编程开关及控制电路设计
多个型号的雷达、声纳等专业标显台实装结构完全一致，均采用上下双显示屏和操作面板相结合的结构.操作面板由8个开关、1 个矩阵键盘、1个轨迹球、1个触摸屏组成.不同专业装备的操作面板元器件数量和布局完全相同，但开关上的文字有较大差别.
2.1LCD可编程开关
LCD可编程开关实现了LCD显示屏和普通开关的集成，既可以实现任意文本和图片的显示，又可以实现开关操作功能，具有通 用性强、操作简单，成本低等优点.
标显台通用模拟器硬件由计算机主机、显示器、LCD可编程开
本文采用日本NKK公司生产的LCD可编程开关RGB24ScrenKey.该开关显示图象的分辨率为36x24.有六个引脚分别实
图1通用模拟器组成图
图2控制板硬件组成
图3硬件电路图
现供电、图片数据、开关状态检测等功能.
2.2控制板结构设计
可编程开关控制板由主控制器，电源电路，CAN通信电路、八开关显示及扫描电路等组成（见图2）.
主控制器用于处理通过CAN通信电路收到的上位机指令、控路发送给上位机，主控制器选用STM32单片机，电源电路用于实现 制八开关的显示，扫描八开关状态，将八开关状态通过CAN通信电将5V输人电压供给给可编程开关、再将5V电压转换为3.3V供给给主控制器.
23电路设计
LCD可编程开关及其控制系统由供电电路、CAN通信电路、八开关显示与扫插电路、单片机主控电路、三八译码器、8个可编程开 关等组成，如图3所示.U2是供电电路，负责给可编程开关及控制器供电.CN4是CAN总线接口，用来连接上位机.U5是CAN收发器， 用来接收CAN通信指令.K1-K8是通用模拟器的8个可编程开关，74LS138RP是三八译码器，其中的A，B、C三个引脚与单片机的PB14.PB13.PB12相连接，通过控制这三个引脚选择八个开关中的 任意一个控制其图像显示STM32F103C8T6是单片机主控电路，其中的PA0-PA7引I脚关联8个开关的状态，PB10号|脚关联8个开关的 时钟信号，PB11-PB14引I脚关联到三八译码器，PA11 PA12关联到CAN通信的收发接口.
3下位机软件设计
3.1显示控制数据协议格式
LCD可编程开关的显示功能由显示芯片和显示屏完成，控制值、图片数据寄存器值实现显示驱动. 板的主控制器程序根据数据协议格式（见表1）设置背景色寄存器
表1开关数据协议格式
起始位（1个字节) 命令位（1个字节） 数据位 结束位（1个字节)0x80 （108个字节） 图片像素值背景色值0x00 0xED （个字节） 0xAA0xEE 时钟频率值（个字节）
字取工具D：1dano.bap打开图H 生央字候o[100][0s00 0h20 000 0v00 0F1 0xF1 0v7F 000 0x10 0u00 001 0e04
图4字模提取工具软件
表2通信协议格式
指令字 参数1 参数2 备注0x01 显示方案（取值0103) 保留(0) 切换显示方案0x12 开关编号（01-08 开关状态（取值0.1） 发送开关状态
表1中的起始位、命令位、数据位、结束位都需要进行奇偶校验.结束位进行偶校验. 其中，起始位进行偶校验，命令位进行奇校验，数据位进行奇校验、
左至右，每个字节的8个bit位对应图像的8个像素点，当bi位值为1 图片像素值为108个字节，存储图片像素的顺序是从上至下，从时表示亮，否则表示灭.
背量色值为1个字节，对应8个bit位B0 B1.B2.B3、B4、B5 B6、B7.其中B7位与B3位为保留位，取值为0，B2.B1.B0分别对应绿色、红色、蓝色，0表示不显示，1表示显示，B6.B5.B4分别对应表示绿 色，红色，蓝色的深度，0表示浅色，1表示深色，
3.2图像数据的生成
LCD可编程开关显示屏所显示的文字或图形、图像都是采用图像显示的方式处理，均需要转换为36×24分辨率的图像.下面以标显台通用模拟器中的”启动”开关为例说明图像数据的生成过程.
（1）图像制作.
在winxows操作系统附件的画图软件中新建一个像素为36×为单色bmp图片， 24的画布，使用文字工具输入“启动”，并调整使其居中.将图片保存
（2）取字模.
由于可编程开关显示数据的顺序是从上至下，从右自左的顺序，与bmp文件存储顺序不一致，需要对bmp图像数据进行调整并提取、转换图片数据，并生成像素字节数组. 去掉bmp文件头.我们设计开发了字模提取工具软件（见图4），用于
3.3单片机控制程序
单片机控制程序主要实现可编程开关的初始化、接收上位机指令、切换开关显示方案，扫描开关操作状态等功能，包括以下三部分内容：
（1）可编程开关的初始化.
Stepl.初始化主控制器，
Step2.设置开关时钟频率.
(2）接收指令切换显示方案.
Stepl.判断是否接收到指令，当接收到指令时转Step2，否则继续等待，
Step2.设置时钟频率，
Step3.设置开关背景色，
Step4，设置开关显示图片像素数据.
（3）扫描开关状态.
Stepl.启动定时器，定时扫描开关状态，
位机程序，否则继续定时扫描开关状态. Step2.扫描开关状态是否发生变化，当发生变化时发送给上
4上位机软件设计
上位机软件在通用模拟器的主计算机中运行，主要功能包括：接收教控台发来的通用模报器功能配置指令，向可编程开关控制器 发送显示方案指令、接收控制器发来的开关状态信息.
上位机通信类的设计. 上位机软件采用面向对象技术，设计的重点是通信协议格式和
4.1通信协议格式设计
为实现上位机软件与可编程开关控制板的通信，需要设计通信协议格式，通信协议包括两类：上位机向可编程开关控制器发送的显示方案指令，可编程开关控制器向上位机发送的开关状态指令. 通信协议格式见表2.
4.2上位机程序通信类设计
CAN通信接口采用千目电子的USB-CAN转换器，该产品附带支持二次开发的动态库.
利用VC实现上位机通信类的编程，该类的功能主要是下发 ..下转第169页
图3专业学生院系实体E-R图
所要进行注册的学生，然后点击列表下方的“注册“按钮，即可完成对该学生的注册登记，注册后该学生在学生信息列表中的“注册情 况”将显示为”已注册”，
（3）缴费管理模块，包括“缴费标准”、“学费统计”、“打印收据”和报名资费统计表”.缴费标准设置了各年各个教学点下的专业层 次的学杂标准以及这些学费的分教学点与远程教育学校的分配比率和书费预交标准.如果分教学点该年没有注册的学生，则不能进 行设置，该功能只有管理员可以维护，学生能查询到自己教学点、自已所报专业的”缴费标准”.
（4）学生成绩管理.
学生成绩录入，学生成绩修改，学生成绩统计，学生成绩查询.
学生成绩录人，以班级为单位，录人各科目的期末成绩.
总分及名次，以班级为单位，计算学生的总分及名次.
成绩备份，以班级为单位，将学生的成绩保存到备份数据库中.
中，系统的基本数据库中需要删除学生信息.该功能主要进行成批 （5）毕业管理模块，当学生毕业后，学生信息转移至备份数据库地删除学生信息，如连续学号区段的多位学生信息删除，整个班级 的删除，在学生信息删除前，以学号区段或班级为单位保存到备份数据库.
3数据库的分析与设计
库的概念结构的设计，即是对前面数据库调研的相关数据进行分 根据前面的分析，在数据库设计阶段其中最重要的工作是数据析，在此基础上转换为数据模型，并不是实际的数据库存储，另外开 发人员所经过加工抽象和设计的模型必须反映应用的实际客观情况，例如数据模型中的实体一关系图（E-R图），在做E-R图设计的时候，首先要全面的了解清楚应用单位的数据实体有哪些，这些实体
....................................................................................................... ..上接第167页
指令切换可编程开关显示方案、接收可编程开关开关状态改变指令.该类主要包括设备初始化方法（InitCan）、数据发送方法(SendData) 数据接收方法（RecvData).
(1)InitCan方法.
号.波特率，输出值为布尔类型，标识CAN设备是否打开. InitCan方法完成连接并打开CAN设备，输人参数是CAN设备
处理过程：
Step1.加裁收发指令动态库，
Step2，调用动态库中的Init_can函数连接并打开CAN设备.
(2)SendData方法.
SerxiData完成下发指令功能，输入参数是显示指令，输出值为布尔类型，标识发送是否成功.
处理过程：
Step1.设置要发送的指令：
Step2，调用动态库中的Can_send函数发送指令.
(3)RecvData方法
RecvData完成接收指令和解析指令的功能.
处理过程：
Step1.调用动态库中的Can_receive函数接收指令：
参考文献
5结语
参考文献
分视图进行组合集成到一个全局的视图中，最后形成该应用部门的 的属性以及实体之间的关系如何等接着需要将前面分析创建的部概念数据模型.
学校可以将学校作为一个实体，学生所属专业和毕业信息都将可以 对于学生信息管理，我们可以将学生实体抽象出来，学生属于作为一个实体.（图3）
转换为与选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构.设 逻辑结构设计就是把概念结构设计阶段设计好的基本E-R图网状、层次模型：（2）将转换来的关系，网状，层次模型向特定DBMS 计湿辑结构一般分为3步进行：（1）将概念结构转换为一般的关系、支持下的数据模型转换，（3）对数据模型进行优化.
和实体型之间的联系转换为关系模式，这种转换一般遵循如下原 将E-R图转换为关系模型实际上就是要奖实体型，实体的属性实体的码就是关系的码.对于实体型间的联系则有以下不同的情 则：一个实体型转换为一个关系模式.实体的属性就是关系的属性，况：
如下所示：（1）学生（学号，专业号，院系号、姓名，性别，出生日期，身 将概念结构设计阶段设计好的基本E-R图转换为关系模型，份证号，人学时间，政治面貌，家庭住址，籍贯，邮政编码，民族），此 为学生实体对应的关系模式.2）教师（教工号，姓名，性别，职称，所号，学号，姓名，性别，身份证号，所属院系，人学时间，已修学分，需 属院系，电话），此为老师实体对应的关系模式，（3）毕业（毕业证编修学分），此为毕业实体对应的关系模式.（4）课程（课程号，课程名，学分），此为课程实体对应的关系模式，5）系（系号，系名称），此为系 实体对应的关系模式，（6）选修（学号，课程号，成绩），此为选修关系对应的关系模式.（7）授课（课程号，教工号，课时），此为老师授课关系对应的关系模式.（8）开设（专业号，课程号），此为专业开设课程关 系对应的关系模式，将生成的概念模型通过单击PowerDesignerll选项，就可以转换为物理模型， 工具菜单栏上的Toolks选项，再选择Generate Physical Data Moxiel
[1]股广，刘国良.UML在图书馆自建特色数据库设计中应用.情报 探索 2007(6) 6263 [2]杨林，李小坚.基干UML实时系统的分析和设计.计算机工程与设 2007(20) .
Step2.根据通信协议进行解析，符合协议则处理，否则不处理.
研制通用型模拟器的重点是硬件通用化设计，对于同一系列不同型号的标显台实际装备，操作面板上的开关数量和布局都完全相进行了控制板、嵌人式软件、上位机软件的设计与实现.实践证明， 同，区别在于开关的提示文字不同.本文采用一种LCD可编程开关，该型号LCD可编程开关可以较好地解决通用标显台模拟器的操作 面板通用化设计间题，该设计思路与方案同样适用于其他类似的通用模拟器的研制.
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