基于单片机的硬件电路设计原理和工程应用方案

3 工程应用方案研究

3.1 电缆测试系统工作流程

电缆测试系统由单片机和工控机共同作用来实现，工控机的人机交互界面将操作者输入的信息通过USB发送给单片机，单片机根据这些命令启动相应的外设，实现相应的测试功能。电缆测试系统可实现系统自检，全部导通/绝缘测试，单独两点之间导通/绝缘测试和指定区间内两点间导通/绝缘测试。单片机的工作流程如图 8所示。

下面以导通电阻测试为例来说明电缆测试系统的工作流程：当被测产品通过转接电缆接入电缆测试系统后，操作者通过参数设定来选择被测产品的型号。当单片机接收到全部导通测试的命令，首先闭合测试点1的输入继电器，其次依次闭合第2个测试点的输出继电器，第3个测试点的输出继电器到第m个测试点的输出继电器(m∈[2，1 536]);当闭合测试点n的输入继电器(n∈[2，1 535])后，依次闭合测试点m的输出继电器(m∈[n+1，1 536])。每闭合一次输出继电器，采样一次输出电压值，并上传给工控机。工控机上的数据处理部分将这个电压值和对应的地址信息生成数据库，在测试结束时，工控机将生成的数据库与标准的数据库进行比对，从而确定出被测产品中那些通道是导通的。导通测试部分的工作流程如图9所示。

绝缘测试部分的工作流程和导通测试类似，但是需要特别注意的是在执行绝缘测试命令时，系统首先会对测试区间内的点进行一次导通测试，并记录导通的通道号，这样在工控机向单片机发送地址指令时会自动跳过这些通道，从而保证操作人员和被测产品的安全，防止高压短路可能引起的灾难性后果。

需要说明的是绝缘测试电压由采用SG3524芯片的开关电源来实现，将15V直流电压作为输入电压，由SG3524产生的PWM脉冲经过MOSFET推动之后，驱动升压变压器，经过倍压、整流、滤波后得到稳定的高压输出，该高压输出反馈回SG3524的比较输入端，通过数字电位器来控制PWM波形的占空比，从而使得输出电压恒定。

3.2 电缆测试系统自检流程

为了保证设备本身的工作正常，电缆测试系统提供自检功能。自检流程分为两部分，第一部分对USB通道进行自检，USB自检流程如图10所示。系统上电后，工控机发送校验指令，单片机判断校验码是否正确，在校验码正确的情况下，按照协议返回复码，工控机判断回复码正确的情况下，USB通信建立正常。第二部分是对继电器阵列进行自检，其流程与导通测试类似。以测试点1和测试点2为例，首先，闭合测试点1的输入继电器，采样测试电压，如果系统判断为断开，则可以说明测试点1的输出继电器没有常闭，反之则说明为常闭故障。把测试点1的输入继电器更换为输出继电器，采用同样的方法可以判断出测试点1的输入继电器是否为常闭故障。其次，分别打开测试点1的输入和输出继电器，如果系统判断为导通，在第一步的基础上就可以说明两个继电器均正常;如果系统判断为断开，则两个继电器中至少有一个为常开故障。最后，在外部端口上接入自检插头，分别选择测试点1的输入继电器和测试点2的输出继电器，如果系统判断为导通，则可以说明内部继电器和单板到端口的引线正常，反之则说明继电器到测试端的引线出现问题。

4 结语

电缆测试系统实现了嵌入式子测试系统与主控计算机的有机结合，具有良好的扩展性和通用性。经实际测试，可以实现多种产品内部电缆连接关系的测试，大幅提高了测试效率和准确性。