基于單片機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)原理和工程應(yīng)用方案

3 工程應(yīng)用方案研究

3.1 電纜測(cè)試系統(tǒng)工作流程

電纜測(cè)試系統(tǒng)由單片機(jī)和工控機(jī)共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，工控機(jī)的人機(jī)交互界面將操作者輸入的信息通過(guò)USB發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)這些命令啟動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的測(cè)試功能。電纜測(cè)試系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自檢，全部導(dǎo)通/絕緣測(cè)試，單獨(dú)兩點(diǎn)之間導(dǎo)通/絕緣測(cè)試和指定區(qū)間內(nèi)兩點(diǎn)間導(dǎo)通/絕緣測(cè)試。單片機(jī)的工作流程如圖 8所示。

下面以導(dǎo)通電阻測(cè)試為例來(lái)說(shuō)明電纜測(cè)試系統(tǒng)的工作流程：當(dāng)被測(cè)產(chǎn)品通過(guò)轉(zhuǎn)接電纜接入電纜測(cè)試系統(tǒng)后，操作者通過(guò)參數(shù)設(shè)定來(lái)選擇被測(cè)產(chǎn)品的型號(hào)。當(dāng)單片機(jī)接收到全部導(dǎo)通測(cè)試的命令，首先閉合測(cè)試點(diǎn)1的輸入繼電器，其次依次閉合第2個(gè)測(cè)試點(diǎn)的輸出繼電器，第3個(gè)測(cè)試點(diǎn)的輸出繼電器到第m個(gè)測(cè)試點(diǎn)的輸出繼電器(m∈[2，1 536]);當(dāng)閉合測(cè)試點(diǎn)n的輸入繼電器(n∈[2，1 535])后，依次閉合測(cè)試點(diǎn)m的輸出繼電器(m∈[n+1，1 536])。每閉合一次輸出繼電器，采樣一次輸出電壓值，并上傳給工控機(jī)。工控機(jī)上的數(shù)據(jù)處理部分將這個(gè)電壓值和對(duì)應(yīng)的地址信息生成數(shù)據(jù)庫(kù)，在測(cè)試結(jié)束時(shí)，工控機(jī)將生成的數(shù)據(jù)庫(kù)與標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，從而確定出被測(cè)產(chǎn)品中那些通道是導(dǎo)通的。導(dǎo)通測(cè)試部分的工作流程如圖9所示。

絕緣測(cè)試部分的工作流程和導(dǎo)通測(cè)試類似，但是需要特別注意的是在執(zhí)行絕緣測(cè)試命令時(shí)，系統(tǒng)首先會(huì)對(duì)測(cè)試區(qū)間內(nèi)的點(diǎn)進(jìn)行一次導(dǎo)通測(cè)試，并記錄導(dǎo)通的通道號(hào)，這樣在工控機(jī)向單片機(jī)發(fā)送地址指令時(shí)會(huì)自動(dòng)跳過(guò)這些通道，從而保證操作人員和被測(cè)產(chǎn)品的安全，防止高壓短路可能引起的災(zāi)難性后果。

需要說(shuō)明的是絕緣測(cè)試電壓由采用SG3524芯片的開(kāi)關(guān)電源來(lái)實(shí)現(xiàn)，將15V直流電壓作為輸入電壓，由SG3524產(chǎn)生的PWM脈沖經(jīng)過(guò)MOSFET推動(dòng)之后，驅(qū)動(dòng)升壓變壓器，經(jīng)過(guò)倍壓、整流、濾波后得到穩(wěn)定的高壓輸出，該高壓輸出反饋回SG3524的比較輸入端，通過(guò)數(shù)字電位器來(lái)控制PWM波形的占空比，從而使得輸出電壓恒定。

3.2 電纜測(cè)試系統(tǒng)自檢流程

為了保證設(shè)備本身的工作正常，電纜測(cè)試系統(tǒng)提供自檢功能。自檢流程分為兩部分，第一部分對(duì)USB通道進(jìn)行自檢，USB自檢流程如圖10所示。系統(tǒng)上電后，工控機(jī)發(fā)送校驗(yàn)指令，單片機(jī)判斷校驗(yàn)碼是否正確，在校驗(yàn)碼正確的情況下，按照協(xié)議返回復(fù)碼，工控機(jī)判斷回復(fù)碼正確的情況下，USB通信建立正常。第二部分是對(duì)繼電器陣列進(jìn)行自檢，其流程與導(dǎo)通測(cè)試類似。以測(cè)試點(diǎn)1和測(cè)試點(diǎn)2為例，首先，閉合測(cè)試點(diǎn)1的輸入繼電器，采樣測(cè)試電壓，如果系統(tǒng)判斷為斷開(kāi)，則可以說(shuō)明測(cè)試點(diǎn)1的輸出繼電器沒(méi)有常閉，反之則說(shuō)明為常閉故障。把測(cè)試點(diǎn)1的輸入繼電器更換為輸出繼電器，采用同樣的方法可以判斷出測(cè)試點(diǎn)1的輸入繼電器是否為常閉故障。其次，分別打開(kāi)測(cè)試點(diǎn)1的輸入和輸出繼電器，如果系統(tǒng)判斷為導(dǎo)通，在第一步的基礎(chǔ)上就可以說(shuō)明兩個(gè)繼電器均正常;如果系統(tǒng)判斷為斷開(kāi)，則兩個(gè)繼電器中至少有一個(gè)為常開(kāi)故障。最后，在外部端口上接入自檢插頭，分別選擇測(cè)試點(diǎn)1的輸入繼電器和測(cè)試點(diǎn)2的輸出繼電器，如果系統(tǒng)判斷為導(dǎo)通，則可以說(shuō)明內(nèi)部繼電器和單板到端口的引線正常，反之則說(shuō)明繼電器到測(cè)試端的引線出現(xiàn)問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

電纜測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了嵌入式子測(cè)試系統(tǒng)與主控計(jì)算機(jī)的有機(jī)結(jié)合，具有良好的擴(kuò)展性和通用性。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，可以實(shí)現(xiàn)多種產(chǎn)品內(nèi)部電纜連接關(guān)系的測(cè)試，大幅提高了測(cè)試效率和準(zhǔn)確性。