基于單片機的硬件電路設計原理和工程應用方案

3 工程應用方案研究

3.1 電纜測試系統工作流程

電纜測試系統由單片機和工控機共同作用來(lái)實(shí)現，工控機的人機交互界面將操作者輸入的信息通過(guò)USB發(fā)送給單片機，單片機根據這些命令啟動(dòng)相應的外設，實(shí)現相應的測試功能。電纜測試系統可實(shí)現系統自檢，全部導通/絕緣測試，單獨兩點(diǎn)之間導通/絕緣測試和指定區間內兩點(diǎn)間導通/絕緣測試。單片機的工作流程如圖 8所示。

下面以導通電阻測試為例來(lái)說(shuō)明電纜測試系統的工作流程：當被測產(chǎn)品通過(guò)轉接電纜接入電纜測試系統后，操作者通過(guò)參數設定來(lái)選擇被測產(chǎn)品的型號。當單片機接收到全部導通測試的命令，首先閉合測試點(diǎn)1的輸入繼電器，其次依次閉合第2個(gè)測試點(diǎn)的輸出繼電器，第3個(gè)測試點(diǎn)的輸出繼電器到第m個(gè)測試點(diǎn)的輸出繼電器(m∈[2，1 536]);當閉合測試點(diǎn)n的輸入繼電器(n∈[2，1 535])后，依次閉合測試點(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。工控機上的數據處理部分將這個(gè)電壓值和對應的地址信息生成數據庫，在測試結束時(shí)，工控機將生成的數據庫與標準的數據庫進(jìn)行比對，從而確定出被測產(chǎn)品中那些通道是導通的。導通測試部分的工作流程如圖9所示。

絕緣測試部分的工作流程和導通測試類(lèi)似，但是需要特別注意的是在執行絕緣測試命令時(shí)，系統首先會(huì )對測試區間內的點(diǎn)進(jìn)行一次導通測試，并記錄導通的通道號，這樣在工控機向單片機發(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產(chǎn)品的安全，防止高壓短路可能引起的災難性后果。

需要說(shuō)明的是絕緣測試電壓由采用SG3524芯片的開(kāi)關(guān)電源來(lái)實(shí)現，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，驅動(dòng)升壓變壓器，經(jīng)過(guò)倍壓、整流、濾波后得到穩定的高壓輸出，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 電纜測試系統自檢流程

為了保證設備本身的工作正常，電纜測試系統提供自檢功能。自檢流程分為兩部分，第一部分對USB通道進(jìn)行自檢，USB自檢流程如圖10所示。系統上電后，工控機發(fā)送校驗指令，單片機判斷校驗碼是否正確，在校驗碼正確的情況下，按照協(xié)議返回復碼，工控機判斷回復碼正確的情況下，USB通信建立正常。第二部分是對繼電器陣列進(jìn)行自檢，其流程與導通測試類(lèi)似。以測試點(diǎn)1和測試點(diǎn)2為例，首先，閉合測試點(diǎn)1的輸入繼電器，采樣測試電壓，如果系統判斷為斷開(kāi)，則可以說(shuō)明測試點(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)測試點(diǎn)1的輸入和輸出繼電器，如果系統判斷為導通，在第一步的基礎上就可以說(shuō)明兩個(gè)繼電器均正常;如果系統判斷為斷開(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，分別選擇測試點(diǎn)1的輸入繼電器和測試點(diǎn)2的輸出繼電器，如果系統判斷為導通，則可以說(shuō)明內部繼電器和單板到端口的引線(xiàn)正常，反之則說(shuō)明繼電器到測試端的引線(xiàn)出現問(wèn)題。

4 結語(yǔ)

電纜測試系統實(shí)現了嵌入式子測試系統與主控計算機的有機結合，具有良好的擴展性和通用性。經(jīng)實(shí)際測試，可以實(shí)現多種產(chǎn)品內部電纜連接關(guān)系的測試，大幅提高了測試效率和準確性。