基于單片機(jī)的硬件電路設(shè)計原理和工程應(yīng)用方案

3 工程應(yīng)用方案研究

3.1 電纜測試系統(tǒng)工作流程

電纜測試系統(tǒng)由單片機(jī)和工控機(jī)共同作用來實現(xiàn)，工控機(jī)的人機(jī)交互界面將操作者輸入的信息通過USB發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)這些命令啟動相應(yīng)的外設(shè)，實現(xiàn)相應(yīng)的測試功能。電纜測試系統(tǒng)可實現(xiàn)系統(tǒng)自檢，全部導(dǎo)通/絕緣測試，單獨兩點之間導(dǎo)通/絕緣測試和指定區(qū)間內(nèi)兩點間導(dǎo)通/絕緣測試。單片機(jī)的工作流程如圖 8所示。

下面以導(dǎo)通電阻測試為例來說明電纜測試系統(tǒng)的工作流程：當(dāng)被測產(chǎn)品通過轉(zhuǎn)接電纜接入電纜測試系統(tǒng)后，操作者通過參數(shù)設(shè)定來選擇被測產(chǎn)品的型號。當(dāng)單片機(jī)接收到全部導(dǎo)通測試的命令，首先閉合測試點1的輸入繼電器，其次依次閉合第2個測試點的輸出繼電器，第3個測試點的輸出繼電器到第m個測試點的輸出繼電器(m∈[2，1 536]);當(dāng)閉合測試點n的輸入繼電器(n∈[2，1 535])后，依次閉合測試點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)處理部分將這個電壓值和對應(yīng)的地址信息生成數(shù)據(jù)庫，在測試結(jié)束時，工控機(jī)將生成的數(shù)據(jù)庫與標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，從而確定出被測產(chǎn)品中那些通道是導(dǎo)通的。導(dǎo)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(dǎo)通測試類似，但是需要特別注意的是在執(zhí)行絕緣測試命令時，系統(tǒng)首先會對測試區(qū)間內(nèi)的點進(jìn)行一次導(dǎo)通測試，并記錄導(dǎo)通的通道號，這樣在工控機(jī)向單片機(jī)發(fā)送地址指令時會自動跳過這些通道，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(zāi)難性后果。

需要說明的是絕緣測試電壓由采用SG3524芯片的開關(guān)電源來實現(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MOSFET推動之后，驅(qū)動升壓變壓器，經(jīng)過倍壓、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，通過數(shù)字電位器來控制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(tǒng)自檢流程

為了保證設(shè)備本身的工作正常，電纜測試系統(tǒng)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(tǒng)上電后，工控機(jī)發(fā)送校驗指令，單片機(jī)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(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。第二部分是對繼電器陣列進(jìn)行自檢，其流程與導(dǎo)通測試類似。以測試點1和測試點2為例，首先，閉合測試點1的輸入繼電器，采樣測試電壓，如果系統(tǒng)判斷為斷開，則可以說明測試點1的輸出繼電器沒有常閉，反之則說明為常閉故障。把測試點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1的輸入繼電器是否為常閉故障。其次，分別打開測試點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)上就可以說明兩個繼電器均正常;如果系統(tǒng)判斷為斷開，則兩個繼電器中至少有一個為常開故障。最后，在外部端口上接入自檢插頭，分別選擇測試點1的輸入繼電器和測試點2的輸出繼電器，如果系統(tǒng)判斷為導(dǎo)通，則可以說明內(nèi)部繼電器和單板到端口的引線正常，反之則說明繼電器到測試端的引線出現(xiàn)問題。

4 結(jié)語

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