基于一體化系統(tǒng)集成芯片實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用電纜自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1 引言

在現(xiàn)代裝甲通信指揮裝備中，功能強(qiáng)大、控制精確、運(yùn)行可靠的裝備，均由越來(lái)越多的電子分機(jī)、部件通過(guò)密集的線纜、線束、網(wǎng)絡(luò)連接而成。

線纜、網(wǎng)絡(luò)連接的正確性和可靠性，在保障整個(gè)電子系統(tǒng)可靠運(yùn)行中起了重要的作用。對(duì)復(fù)雜線纜、線束、網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)通、絕緣等指標(biāo)的自動(dòng)測(cè)試和檢驗(yàn)，是線纜裝配、生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的低壓、低電流的手工、半自動(dòng)測(cè)試，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代高可靠電子設(shè)備生產(chǎn)的需要。

目前裝甲通信指揮裝備的線纜檢測(cè)，均采用傳統(tǒng)的、落后的手工檢測(cè)方式，用三用表、蜂鳴器及自制簡(jiǎn)單的測(cè)試臺(tái)檢測(cè)通斷。手工檢測(cè)方法存在不能克服的許多缺陷，已不能滿(mǎn)足大批量、高精度、高可靠性線纜檢測(cè)的要求：

（1）1人或2人配合逐點(diǎn)檢測(cè)，效率低、速度慢、工作量大、精細(xì)、繁瑣、枯燥、易疲勞，需對(duì)照?qǐng)D紙、接線表、芯線號(hào)，極易造成漏檢、錯(cuò)檢。

（2）只能檢測(cè)通路，不能在數(shù)十芯線纜中檢測(cè)出短路（即錯(cuò)接、多接）。

（3）一般只檢測(cè)通斷，不檢測(cè)導(dǎo)通電阻，不能查出接觸不良、不可靠的接點(diǎn)。

基于上述原因，目前急需研制一種能進(jìn)行自動(dòng)測(cè)最裝甲通信指揮裝備電纜的專(zhuān)用檢測(cè)設(shè)備。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

各部分功能塊功能如下：

2.1 PC機(jī)

PC機(jī)的主要功能是內(nèi)置“電纜管理系統(tǒng)”，包括：電纜型號(hào)、規(guī)格，插座型號(hào)規(guī)格、電纜型譜等，以及測(cè)試檢測(cè)結(jié)果的存貯與分析等功能。

2.2 主機(jī)

主機(jī)中存有從“電纜管理系統(tǒng)”通過(guò)串口下載的所測(cè)電纜的型譜，最多可存150種電纜的型譜，測(cè)試時(shí)不需與PC機(jī)相聯(lián)，顯示方式采用320×240寬溫LCD顯示屏。測(cè)試時(shí)主機(jī)通過(guò)無(wú)線按被選中的被測(cè)電纜的型譜向從機(jī)發(fā)送測(cè)試命令，主機(jī)與從機(jī)實(shí)時(shí)配合完成測(cè)量。

2.3 從機(jī)

從機(jī)由程控開(kāi)關(guān)矩陣及負(fù)載組成，接收主機(jī)的測(cè)試命令。

2.4 電纜專(zhuān)用轉(zhuǎn)換接頭

電纜專(zhuān)用轉(zhuǎn)換接頭是將被測(cè)電纜通過(guò)該轉(zhuǎn)換接頭分別與主機(jī)和從機(jī)連接，完成測(cè)量，每一種被測(cè)電纜需要定制一對(duì)轉(zhuǎn)換接頭。

3 系統(tǒng)平臺(tái)上的硬件系統(tǒng)

主機(jī)由主控單元、收發(fā)單元、開(kāi)關(guān)矩陣、顯示與鍵盤(pán)、電源等組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.1 LH79520簡(jiǎn)介

LH79520是基于32位ARM7核的一體化系統(tǒng)集成芯片（SoC），他包括一個(gè)由ARM公司設(shè)計(jì)的32位ARM7TDMI RISC處理器核，Cache RAM，一個(gè)寫(xiě)緩沖以及存儲(chǔ)管理單元。具有低功耗、高性能的特點(diǎn)。

3.2 顯示控制板框圖

顯示控制板框圖如圖3所示。

顯示與鍵盤(pán)控制系統(tǒng)由CPU、顯示、鍵盤(pán)、RS 232接口及數(shù)據(jù)交換組成。其中CPU為L(zhǎng)H79520，為了滿(mǎn)足儲(chǔ)存部分?jǐn)?shù)據(jù)的需要而使用了32 kB的E2PROM作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)部分測(cè)試結(jié)果。顯示部分采用了OKI公司的MSM6255作為顯示控制器，外接32 kB的RAM作為顯示數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，MSM6255產(chǎn)生的行同步信號(hào)、場(chǎng)同步信號(hào)、顯示數(shù)據(jù)被送往EL顯示屏。鍵盤(pán)部分用8279作鍵盤(pán)控制器。為實(shí)現(xiàn)外接計(jì)算機(jī)對(duì)儀器的控制，系統(tǒng)中使用廠MAX202作為接口電平轉(zhuǎn)換控制，以RS 232接口與外部連緩。

3.3 從機(jī)框圖

從機(jī)框圖如圖4所示。收發(fā)模塊采用以nrf401單片收發(fā)模塊為核心加上外圍電路所構(gòu)成，工作頻率為133.92 MHz，調(diào)制方式為FSK，最大傳輸速率20 kb／s。內(nèi)置天線，最大直線傳輸距離為100 m。

4 系統(tǒng)平臺(tái)上的軟件系統(tǒng)

4.1 通斷測(cè)試算法設(shè)計(jì)

4.1.1 建立端口關(guān)系矩陣

端口關(guān)系矩陣設(shè)計(jì)如表1所示。

注：（1）該矩陣用于芯和端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系描述；

（2）N=61：

（3）該矩陣對(duì)應(yīng)電纜型譜；

（4）上三角陣有效，包括對(duì)角線；

（5）0：表示不連接；1：表示連接；X：表示無(wú)效。

4.1.2 建立線纜關(guān)系矩陣

注：（1）該矩陣用于短路判斷（結(jié)果寫(xiě)入表2）和部分通路判斷（結(jié)果寫(xiě)入表3）；

（2）M為電纜最大芯數(shù)（2≤M≤61）；

（3）上三角陣有效，不包括對(duì)角線；

（4）0：表示無(wú)效；

（5）X初始為0；X=3短；X=4測(cè)量失?。?a href="http://www.wenjunhu.com/soft/data/43-45/" target="_blank">無(wú)線通信出錯(cuò)）。

4.1.3 短路測(cè)量

從線纜關(guān)系矩陣的第一行開(kāi)始，逐行掃描上三角陣。

測(cè)量過(guò)程中，若結(jié)果為短路，置X=3，若結(jié)果為測(cè)量失敗，置X=4，繼續(xù)。

掃描測(cè)量過(guò)程中，若結(jié)果為通，將通的兩芯LX和HY中的芯號(hào)對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)測(cè)量列表的列號(hào)做變換。

基準(zhǔn)測(cè)量列表（表3）列號(hào)：

［LX］=LX；［LY］=HY

置基準(zhǔn)測(cè)量列表列號(hào)［LX］和［LY］的狀態(tài)X=1，繼續(xù)X=1逐行掃描上三角陣。

基準(zhǔn)芯定義：任意兩芯測(cè)量為通的其中一芯為基準(zhǔn)芯。

該列表用于通和斷結(jié)果的存儲(chǔ)。

X初始為0；X=1為通；X=2為斷；X=4測(cè)量失?。o(wú)線通信出錯(cuò)）。

掃描表3找基準(zhǔn)芯，若全部X為0則線纜全部為斷；若X為1則將對(duì)應(yīng)的LX列號(hào)作為基準(zhǔn)芯。

用基準(zhǔn)芯去判斷表3中X為0的芯，若為通，置X=1；若為斷，置X=2；若為測(cè)量失敗，置X=4。

4.1.4 電纜通斷測(cè)量的處理流程

5 結(jié) 語(yǔ)

通斷儀可對(duì)2～60芯以?xún)?nèi)的專(zhuān)用電纜進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，主要特點(diǎn)有：

（1）自動(dòng)、快速榆測(cè)電纜通斷，750點(diǎn)／s測(cè)試速度使數(shù)十芯的復(fù)雜線纜能在數(shù)秒中完成通斷檢測(cè)。

（2）自動(dòng)分組排列組合短路測(cè)試，檢測(cè)出所有可能存在的短路錯(cuò)誤（即錯(cuò)接、多接）。

（3）程序控制自動(dòng)測(cè)試過(guò)程，可隨時(shí)多次檢測(cè)線纜，便于質(zhì)量管理，大大提高工作效率。

（4）檢測(cè)出接點(diǎn)電阻微小變化，查出接觸不良、導(dǎo)線芯線斷股、并聯(lián)線漏接等質(zhì)量隱患。

（5）使用方便．只需單人操作，人機(jī)界面友好，手持式檢測(cè)設(shè)備，超低功耗。

（6）可存貯512種電纜的型譜，型潛輸入可通過(guò)通信接口從PC機(jī)中下載，測(cè)量結(jié)果可以存貯，并傳送至管理系統(tǒng)。

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