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實現，工控機的人機交互界面將操作者輸入的信息通過USB發送給單片機，單片機根據這些命令啟動相應的外設，實現相應的測試功能。電纜測試系統可實現系統自檢，全部導通/絕緣測試，單獨兩點之間導通/絕緣測試和指定區間內兩點間導通/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說明電纜測試系統的工作流程：當被測產品通過轉接電纜接入電纜測試系統后，操作者通過參數設定來選擇被測產品的型號。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。工控機上的數據處理部分將這個電壓值和對應的地址信息生成數據庫，在測試結束時，工控機將生成的數據庫與標準的數據庫進行比對，從而確定出被測產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似，但是需要特別注意的是在執行絕緣測試命令時，系統首先會對測試區間內的點進行一次導通測試，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品的安全，防止高壓短路可能引起的災難性后果。

需要說明的是絕緣測試電壓由采用SG3524芯片的開關電源來實現，將15V直流電壓作為輸入電壓，由SG3524產生的PWM脈沖經過MOSFET推動之后，驅動升壓變壓器，經過倍壓、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，通過數字電位器來控制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通道進行自檢，USB自檢流程如圖10所示。系統上電后，工控機發送校驗指令，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行自檢，其流程與導通測試類似。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，如果系統判斷為導通，在第一步的基礎上就可以說明兩個繼電器均正常;如果系統判斷為斷開，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，如果系統判斷為導通，則可以說明內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問題。

4 結語

電纜測試系統實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。經實際測試，可以實現多種產品內部電纜連接關系的測試，大幅提高了測試效率和準確性。