基于按鍵觸發(fā)方式的PDA壽命檢測系統

摘要：開(kāi)發(fā)了一種基于按觸發(fā)方式的PDA產(chǎn)品壽命檢測系統。詳細介紹了該系統的功能、工作原理、設計方案及硬件結構；并針對實(shí)時(shí)性較強的多任務(wù)程序設計，介紹了集中調用、參數返回的程序調用方法。實(shí)際應用表明，該系統安全性高，穩定可靠、操作簡(jiǎn)單靈活。關(guān)鍵詞：按鍵觸發(fā) 接觸力檢測 界面轉換 由于PDA產(chǎn)品外觀(guān)小巧、操作方便、便于攜帶，使其深受消費者的青睞。有些袼順使用過(guò)程中經(jīng)常出現屏幕損壞、按鍵失效等現象，導致產(chǎn)品的壽命達不到規定要求。所以作為PDA產(chǎn)品關(guān)鍵部件的屏幕，其壽命往往決定PDA產(chǎn)品的使用壽命，而作為易損件的按鍵也是限制PDA產(chǎn)品壽命的一個(gè)瓶頸。本文研制的檢測系統可用來(lái)檢測PDA產(chǎn)品在規定的極限溫度和濕度環(huán)境中按鍵的疲勞壽命。 1 檢測原理 通常，PDA產(chǎn)品都具有節能工作模式或者自動(dòng)關(guān)功能，若長(cháng)時(shí)間不對其進(jìn)行操作，屏幕就處于非工作狀態(tài)。屏幕檢測就是不斷地觸發(fā)PDA產(chǎn)品的按鍵，保證屏幕在檢測過(guò)程中處于工作狀態(tài)。檢測時(shí)，PDA產(chǎn)品被放在一個(gè)溫度和濕度可調的密閉環(huán)境中。按鍵壽命檢測是記錄按鍵在正常狀態(tài)下被按下的次數。方法是在按鍵間的接觸力，如果接鍵力在正常范圍內，則認為按鍵處于正常工作狀態(tài)，按鍵觸發(fā)次數加1；如果接觸力超出正常范圍，則認為按鍵被卡死；如果接觸力低于正常范圍，則認為按鍵沒(méi)有及時(shí)彈起。后兩種情況都認為按鍵出現故障。 2 系統組成及功能介紹 檢測控制系統由主控電路、觸發(fā)檢測裝置、人機交互裝置、電源自動(dòng)關(guān)閉定時(shí)裝置和電壓變換及過(guò)流保護裝置組成，如圖1所示。CPU為控制系統的核心，采用89C55WD單片機，該芯片自帶看門(mén)狗電路，片內存儲器容量大，完全兼容其它51系列單片機的特點(diǎn)，使得外圍電路簡(jiǎn)單。由于要同時(shí)檢測多個(gè)PDA產(chǎn)品，選用8255A對89C55WD的I/O口進(jìn)行擴展。觸發(fā)記錄采用%26;#215;25045完成，該芯片具有電壓保護功能并具有4K串行輸入的E2PROM，可用來(lái)記錄按鍵被按下的次數。當檢測系統停止工作時(shí)，E2PROM記錄的數據不會(huì )丟失；當系統再次工作時(shí)，可以在上次記錄的基礎上進(jìn)行記錄。觸發(fā)檢測裝置包括按鍵觸發(fā)探頭（這里采用繼電器）、壓力傳感器、放置PDA產(chǎn)品的伸縮滑道及溫度濕度可調的密封容器。檢測時(shí)，被測PDA產(chǎn)品按照一定順序放置在伸縮滑道的規定位置上，CPU通過(guò)調整繼電器的通電時(shí)間及通電頻率控制觸發(fā)探頭接觸PDA產(chǎn)品的按鍵的時(shí)間及觸頻率。壓力傳感器檢測按鍵及觸發(fā)探頭接觸時(shí)的壓力，檢測結果經(jīng)過(guò)A/D轉換接口被送到CPU進(jìn)行處理。 繼電器和CPU之間設有光電隔離及功率放大電路，前者阻止繼電器電流的變化對主控制電路的干擾，后者用于放大繼電器的驅動(dòng)電流。 人機交互裝置包括鍵盤(pán)和LCD顯示兩部分。通過(guò)操作鍵盤(pán)，操作者可以選擇被測對象、輸入檢測時(shí)間和觸發(fā)頻率等檢測參數，還可隨時(shí)停止對某個(gè)PDA的檢測。LCD為操作者提供了上述參數的設置界面，并實(shí)時(shí)地顯示設置的檢測參數、檢測的時(shí)間進(jìn)程和按鍵的觸發(fā)次數。利用電源自動(dòng)關(guān)閉定時(shí)裝置可以設定檢測系統的工作時(shí)間，當操作人員忘記關(guān)閉檢測系統的電源時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)繼電，防止事故發(fā)生。該定時(shí)裝置的定時(shí)時(shí)間可調。 電壓變換及過(guò)流保護裝置將220V交流電轉換為穩定的5V及１2V直流電。由于有時(shí)需要同時(shí)對多個(gè)PDA產(chǎn)品檢測，系統的輸出電流較大，因此為保護直流電源，這里采取了過(guò)流保護措施。 3 系統的硬件設計硬件設計主要包括繼電器輸出控制設計、LCD顯示和鍵盤(pán)電路設計等部分。 3．1 繼電器輸出控制電路 繼電器輸出控制電路如圖2所示。功放電路采用ULN2803。ULN2803是八組NPN型達林頓功放三極管集成芯片，典型的輸入電壓是5V，集電極輸出功率可達50V%26;#215;600mA。續流二極管D用來(lái)保護ULN2803，L、RL分別為繼電器的電感和內阻，Bi、Ci為八路輸入輸出中的一路。光電隔離電路采用TLR521?？刂菩盘栍?9C55WD產(chǎn)生，通過(guò)8255A的輸出口加在TLP521的輸入端。 3．2 LCD顯示電路設計 LCD采用內藏T6963C控制器的圖形液晶模塊。點(diǎn)陣為160%26;#215;128，工作頻率為5.5MHz，可滿(mǎn)足實(shí)時(shí)監控的要求，并帶有背光。圖3為89C55WD與該液晶控制模塊的電路連接圖。 3．3 鍵盤(pán)電路設計 這里采用4%26;#215;4鍵盤(pán)，十個(gè)數字鍵、四個(gè)方向鍵、一個(gè)“確認”鍵和一個(gè)“清除”鍵。鍵盤(pán)電路和A/D轉換電路都比較簡(jiǎn)單，不再多述。 4 系統軟件設計 4．1 集中調用、參數返回的程序調用方法 集中調用是指只有主程序具有調用某些子程序的權限，而子程序之間沒(méi)有相互調用的權力；參數返回就是指當前從某個(gè)子程序轉換到另一個(gè)子程序時(shí)，程序并不直接進(jìn)入后者的入口地址，而是將后者的入口地址作為參數返回，主程序根據該參數調用相應的子程序。該方法有效地避開(kāi)了多個(gè)子程序相互嵌套、遞歸調用的層次太深的缺陷，使程序運行可靠、可讀性強。 本軟件系統包括定時(shí)中斷、時(shí)間處理、觸發(fā)控制、觸發(fā)壓力檢測、鍵盤(pán)處理及各界面顯示等子程序。這里通過(guò)介紹主程序及檢測狀態(tài)界面子程序來(lái)說(shuō)明集中調用、參數返回的程序設計方法在子程序相互轉換中的實(shí)現。限于篇幅，其它子程序不作詳細介紹。 4．2 主程序設計 根據液晶屏幕的大小，半顯示的內容分為四類(lèi)，分別用四種界面顯示，即開(kāi)機界面、檢測狀態(tài)界面、參數設置界面和停止檢測選擇界面，每一界面對應一個(gè)子程序。檢測狀態(tài)界面如圖4所示，它將操作者設置的每個(gè)PDA產(chǎn)品的檢測參數、監控進(jìn)程（已完成的檢測時(shí)間）和按鍵被按下的次數實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。由于要同時(shí)檢測多個(gè)PDA產(chǎn)品，該界面由若干幀組成，每一幀顯示四個(gè)PDA產(chǎn)品的檢測情況，具有設置、停止、繼續和返回四個(gè)命令按鈕。 參數設置界面為操作者提供了對檢測參數進(jìn)行設置的環(huán)境，包括選擇要測試的PDA產(chǎn)品以及設置檢測時(shí)間、繼電器觸發(fā)頻率等。 停止檢測選擇界面可以讓操作者有選擇地終止某個(gè)正在檢測的PDA產(chǎn)品，而不影響其它產(chǎn)品的正常檢測。 以上四類(lèi)界面子程序間的相互轉換采用了集中調用、參數返回的程序調用方法，圖5為主程序流程圖。 4．3 檢測狀態(tài)界面子程序 參見(jiàn)圖4，操作者可通過(guò)鍵盤(pán)上的方向鍵將屏幕光標移動(dòng)到屏幕上的四個(gè)命令按鈕處，按下鍵盤(pán)上的“確認”鍵，表示該命令按鈕被選中。程序進(jìn)入到該子程序時(shí)，首先判斷設置按鈕是否被選中，如果選中則將參數設置子程序的入口地址為返回值返回主程序，主程序根據該返回值調用參數設置子程序。若該按鈕沒(méi)有被選中，則繼續判斷其它按鈕是否被選中。如果所有按鈕都沒(méi)有被選中，則依次調用時(shí)間處理子程序、觸發(fā)控制子程序、觸發(fā)力檢測子程序，讀取壓力傳感器的輸入值并進(jìn)行A/D轉換及其它處理。最后調用鍵盤(pán)處理子程序判斷是否有功能鍵被按下，進(jìn)入到檢測狀態(tài)界面子程序入口處，完成一個(gè)循環(huán)。檢測狀態(tài)界面子程序框圖如圖6所示。其它界面子程序的設計方法與此類(lèi)似，這里不再說(shuō)明。 經(jīng)用戶(hù)使用證明，本文介紹的PDA按鍵觸檢測控制系統可以在不同溫度、濕度下對PDA屏幕及按鍵進(jìn)行壽命檢測，且安全可靠、操作簡(jiǎn)單、使用靈活、具有很好的人機交互界面。 linux操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）