中心議題：

• 探究智能型電纜測試係統的設計與實現
• 學習測試係統的構成、原理
• 分析測試係統工程應用方案研究

智能型電纜測試係統采用單片機和工控機相結合的方案實現了1 536個(ge)測(ce)試(shi)點(dian)之(zhi)問(wen)導(dao)通(tong)和(he)絕(jue)緣(yuan)關(guan)係(xi)的(de)測(ce)試(shi)。詳(xiang)細(xi)說(shuo)明(ming)了(le)基(ji)於(yu)單(dan)片(pian)機(ji)的(de)硬(ying)件(jian)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)原(yuan)理(li)和(he)工(gong)程(cheng)應(ying)用(yong)方(fang)案(an)。經(jing)實(shi)際(ji)測(ce)試(shi)，電(dian)纜(lan)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)達(da)到(dao)了(le)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)，大(da)幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)了(le)測(ce)試(shi)的(de)效(xiao)率(lv)和(he)準(zhun)確(que)性(xing)。

引言

隨(sui)著(zhe)航(hang)空(kong)設(she)備(bei)自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)的(de)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)，多(duo)芯(xin)電(dian)纜(lan)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)得(de)到(dao)了(le)應(ying)用(yong)
，電(dian)纜(lan)的(de)性(xing)能(neng)也(ye)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)地(di)影(ying)響(xiang)著(zhe)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。由(you)於(yu)多(duo)芯(xin)電(dian)纜(lan)芯(xin)數(shu)增(zeng)多(duo)
，其(qi)互(hu)聯(lian)關(guan)係(xi)也(ye)變(bian)得(de)更(geng)複(fu)雜(za)，這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)電(dian)纜(lan)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)具(ju)備(bei)更(geng)多(duo)的(de)測(ce)試(shi)點(dian)數(shu)。傳(chuan)統(tong)的(de)手(shou)動(dong)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)費(fei)時(shi)費(fei)力(li)
，準(zhun)確(que)性(xing)差(cha)

，已(yi)經(jing)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)工(gong)程(cheng)化(hua)，批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)的(de)需(xu)要(yao)。本(ben)文(wen)提(ti)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)針(zhen)對(dui)航(hang)空(kong)多(duo)芯(xin)電(dian)纜(lan)故(gu)障(zhang)檢(jian)測(ce)的(de)新(xin)方(fang)案(an)，並(bing)闡(chan)述(shu)了(le)係(xi)統(tong)構(gou)成(cheng)和(he)測(ce)試(shi)原(yuan)理(li)。

1 測試係統構成

電纜測試係統主要由工控機係統，單片機係統和繼電器陣(zhen)列(lie)三(san)部(bu)分(fen)構(gou)成(cheng)。其(qi)中(zhong)工(gong)控(kong)機(ji)負(fu)責(ze)人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)和(he)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)
，單(dan)片(pian)機(ji)係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)硬(ying)件(jian)電(dian)路(lu)完(wan)成(cheng)相(xiang)應(ying)動(dong)作(zuo)，繼(ji)電(dian)器(qi)陣(zhen)列(lie)負(fu)責(ze)響(xiang)應(ying)譯(yi)碼(ma)電(dian)路(lu)的(de)請(qing)求(qiu)將(jiang)外(wai)部(bu)電(dian)纜(lan)接(jie)入(ru)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)。單(dan)片(pian)機(ji)和(he)工(gong)控(kong)機(ji)通(tong)過(guo)USB進行通信。如圖1所示。 其中：硬件電路係統選用AT80C52單片機作為控製核心，主要包括導通測試電路，絕緣測試電路，譯碼電路，繼電器陣列，A/D采樣電路，高壓產生電路和USB通信電路等;單片機軟件則能夠依據接收到的命令控製硬件設備完成各個電纜的性能測試。

工控機選用研華的IPC-610gongyekongzhijisuanjizuoweizhongduan
，fuzerenjijiaohuheshujujiaohuan。dianlanceshixitongderuanjianzhuyaoyourenjijiemianheshujuchulibufengoucheng，renjijiemianjiangcaozuozheshurudexinxizhuanhuachengxiangyingdemingling，kongzhidanpianjijinxingbutongdecaozuo;shujuchulibufenduiceshishujujinxingbiduihexiuzhenghou，jianliceshishujujiqiduankouxinxideshujuku，zuizhongshengchengbeiceshebeiduankoudedaotonghejueyuanguanxi，bingtigongxianshihedayindenggongneng。

繼電器陣列由3168個繼電器實現了1536個測試點之間的導通/絕緣測試和繼電器組之間的隔離。1 536個測試點分布在12塊單板上麵，每塊單板上麵有128個測試點
，單板內又分為16行，每行8列
，即12×16×8=1 536。每一個測試點由兩個繼電器控製，分別是輸入繼電器(Kat)和輸出繼電器(Kab)。每塊單板對應外部的一個128芯的航空插頭，負責和被測產品的連接。其原理如圖2所示。 [page]
2 測試係統的原理

電dian纜lan測ce試shi係xi統tong硬ying件jian部bu分fen以yi單dan片pian機ji為wei控kong製zhi核he心xin，主zhu要yao分fen為wei導dao通tong測ce試shi電dian路lu
，絕jue緣yuan測ce試shi電dian路lu和he繼ji電dian器qi譯yi碼ma電dian路lu三san大da部bu分fen
，各ge部bu分fen工gong作zuo原yuan理li如ru下xia所suo述shu。

2.1 導通測試部分

由(you)於(yu)導(dao)通(tong)電(dian)阻(zu)很(hen)小(xiao)，一(yi)般(ban)為(wei)歐(ou)姆(mu)級(ji)
，容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)外(wai)界(jie)幹(gan)擾(rao)的(de)影(ying)響(xiang)，惠(hui)斯(si)登(deng)電(dian)橋(qiao)的(de)兩(liang)臂(bi)同(tong)時(shi)對(dui)電(dian)源(yuan)的(de)微(wei)小(xiao)變(bian)化(hua)做(zuo)出(chu)反(fan)應(ying)，將(jiang)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)送(song)入(ru)差(cha)分(fen)放(fang)大(da)器(qi)，從(cong)而(er)消(xiao)除(chu)了(le)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)，可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)測(ce)試(shi)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)。其(qi)原(yuan)理(li)如(ru)圖(tu)3所示。 在圖3中：R1，R2和R3組成基準電路;R4，R5和Rx串聯起來組成主測試回路。當待測電阻Rx為零時，調整R1使電橋處於平衡狀態
，即U1=U2，電路輸出約為零，同時產生基準比較電壓U1。在電路正常工作情況下，Rx串聯進入電路後，電橋的平衡被打破，U2變小，U1和U2經過運放OP497的隔離後送入差分放大器INA145進行放大
，放大後的電壓信號送入12位精度的MAX197進行采樣。

2.2 絕緣測試部分

對於絕緣測試電路而言，由於輸入測試電壓為500～1 000 V，對幹擾不太敏感，所以絕緣測試電路采用相對簡單的電阻分壓法來實現。 在圖4中：Rx為被測兩根導線間的絕緣電阻;Kat
，Kab分別是Rx的輸入控製繼電器和輸出控製繼電器，由譯碼電路選通，二極管D1保護電源;R1
，R2和R3組成分壓測試電路，R4為限流電阻，C1為了濾除雜波的幹擾
，測試回路的分壓值經運放後輸入放大電路;MAX6176為高精度低噪聲基準電源
，經過分壓電路和跟隨器後為放大電路INA145提供基準比較電壓，INA145把放大後的信號送給MAX197進行采樣。
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2.3 繼電器譯碼電路

繼電器譯碼電路的作用是在單片機的控製下將1 536個測試點中的某兩個測試點接入相應的測試電路。比如譯碼電路選中測試點1的輸入繼電器Kat和測試點2的輸出繼電器Kab
，waibudebeicedianlantongguozhelianggeceshidianjieruxiangyingdeceshidianlu，congershixianledaotonghuozhejueyuanceshi。weileshixianzheyangdegongnengyimadianlukeyifenweidizhisuocundianlu，shurujidianqiyimadianluheshuchujidianqiyimadianlu。yishurudizhisuocundianluweili，qiyuanlirutu5，圖6所示。 單片機P0口作為數據總線將地址信號送給鎖存器74HC573
，同時P2.4，P2.5
，P2.6，P2.7驅動HC138譯碼器形成鎖存有效信號，使地址信號鎖存在74HC573，由於地址信號為11位
，所以需要單機發送兩次地址信息。 當11位地址準備完畢後，由單片機發送地址有效信號，將地址信號送給譯碼電路。譯碼電路原理如圖7所示。
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輸(shu)入(ru)繼(ji)電(dian)器(qi)譯(yi)碼(ma)電(dian)路(lu)和(he)輸(shu)出(chu)繼(ji)電(dian)器(qi)譯(yi)碼(ma)電(dian)路(lu)具(ju)有(you)相(xiang)同(tong)的(de)電(dian)路(lu)結(jie)構(gou)，以(yi)輸(shu)入(ru)繼(ji)電(dian)器(qi)譯(yi)碼(ma)電(dian)路(lu)為(wei)例(li)，可(ke)以(yi)分(fen)為(wei)三(san)級(ji)譯(yi)碼(ma)電(dian)路(lu)，每(mei)一(yi)級(ji)譯(yi)碼(ma)電(dian)路(lu)由(you)總(zong)線(xian)隔(ge)離(li)芯(xin)片(pian) 74HC245，3～8線譯碼器74HC138和其他邏輯控製電路組成。第一級譯碼電路由11位地址信號中的AT10，AT09，AT08，AT07組成，負責選擇12塊單板中的某一塊;第二級譯碼電路由AT06，AT05
，AT04，AT03組成
，負責選擇某塊單板中的某一行;第三級譯碼電路由

AT02
，AT01，AT00組(zu)成(cheng)，負(fu)責(ze)選(xuan)擇(ze)某(mou)塊(kuai)單(dan)板(ban)中(zhong)的(de)某(mou)一(yi)列(lie)，這(zhe)樣(yang)行(xing)列(lie)交(jiao)叉(cha)就(jiu)選(xuan)中(zhong)某(mou)一(yi)個(ge)測(ce)試(shi)點(dian)的(de)輸(shu)入(ru)繼(ji)電(dian)器(qi)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)，從(cong)而(er)將(jiang)該(gai)測(ce)試(shi)點(dian)接(jie)入(ru)了(le)測(ce)試(shi)電(dian)路(lu)。地(di)址(zhi)信(xin)號(hao)在(zai)單(dan)板(ban)與(yu)單(dan)板(ban)之(zhi)間(jian)經(jing)過(guo)74HC245的隔離
，防止其驅動能力下降。輸出繼電器的選擇過程完全一樣

，不再贅述。

3 工程應用方案研究

3.1 電纜測試係統工作流程

電纜測試係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麵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。電纜測試係統可實現係統自檢

，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。
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下麵以導通電阻測試為例來說明電纜測試係統的工作流程：當dang被bei測ce產chan品pin通tong過guo轉zhuan接jie電dian纜lan接jie入ru電dian纜lan測ce試shi係xi統tong後hou，操cao作zuo者zhe通tong過guo參can數shu設she定ding來lai選xuan擇ze被bei測ce產chan品pin的de型xing號hao。當dang單dan片pian機ji接jie收shou到dao全quan部bu導dao通tong測ce試shi的de命ming令ling，首shou先xian閉bi合he測ce試shi點dian1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])後，依次閉合測試點m的輸出繼電器(m∈[n+1
，1 536])。每(mei)閉(bi)合(he)一(yi)次(ci)輸(shu)出(chu)繼(ji)電(dian)器(qi)
，采(cai)樣(yang)一(yi)次(ci)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)值(zhi)，並(bing)上(shang)傳(chuan)給(gei)工(gong)控(kong)機(ji)。工(gong)控(kong)機(ji)上(shang)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)部(bu)分(fen)將(jiang)這(zhe)個(ge)電(dian)壓(ya)值(zhi)和(he)對(dui)應(ying)的(de)地(di)址(zhi)信(xin)息(xi)生(sheng)成(cheng)數(shu)據(ju)庫(ku)，在(zai)測(ce)試(shi)結(jie)束(shu)時(shi)，工(gong)控(kong)機(ji)將(jiang)生(sheng)成(cheng)的(de)數(shu)據(ju)庫(ku)與(yu)標(biao)準(zhun)的(de)數(shu)據(ju)庫(ku)進(jin)行(xing)比(bi)對(dui)，從(cong)而(er)確(que)定(ding)出(chu)被(bei)測(ce)產(chan)品(pin)中(zhong)那(na)些(xie)通(tong)道(dao)是(shi)導(dao)通(tong)的(de)。導(dao)通(tong)測(ce)試(shi)部(bu)分(fen)的(de)工(gong)作(zuo)流(liu)程(cheng)如(ru)圖(tu)9所示。

jueyuanceshibufendegongzuoliuchenghedaotongceshileisi，danshixuyaotebiezhuyideshizaizhixingjueyuanceshiminglingshi，xitongshouxianhuiduiceshiqujianneidedianjinxingyicidaotongceshi，bingjiludaotongdetongdaohao，zheyangzaigongkongjixiangdanpianjifasongdizhizhilingshihuizidongtiaoguozhexietongdao，congerbaozhengcaozuorenyuanhebeicechanpindeanquan，fangzhigaoyaduanlukenengyinqidezainanxinghouguo。

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脈衝經過MOSFET推動之後
，驅動升壓變壓器，經過倍壓、整流、濾波後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製PWM波形的占空比，從而使得輸出電壓恒定。

3.2 電纜測試係統自檢流程

為了保證設備本身的工作正常，電纜測試係統提供自檢功能。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10suoshi。xitongshangdianhou，gongkongjifasongxiaoyanzhiling
，danpianjipanduanxiaoyanmashifouzhengque，zaixiaoyanmazhengquedeqingkuangxia，anzhaoxieyifanhuifuma
，gongkongjipanduanhuifumazhengquedeqingkuangxia，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，如果係統判斷為斷開，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

，如果係統判斷為導通
，在第一步的基礎上就可以說明兩個繼電器均正常;如果係統判斷為斷開，則兩個繼電器中至少有一個為常開故障。最後，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，如果係統判斷為導通
，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dian纜lan測ce試shi係xi統tong實shi現xian了le嵌qian入ru式shi子zi測ce試shi係xi統tong與yu主zhu控kong計ji算suan機ji的de有you機ji結jie合he，具ju有you良liang好hao的de擴kuo展zhan性xing和he通tong用yong性xing。經jing實shi際ji測ce試shi，可ke以yi實shi現xian多duo種zhong產chan品pin內nei部bu電dian纜lan連lian接jie關guan係xi的de測ce試shi，大da幅fu提ti高gao了le測ce試shi效xiao率lv和he準zhun確que性xing。