以單片機為核心控制器的電子數碼產品“芯片級”檢測維修平臺建設

黃春梅

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以單片機為核心控制器的電子數碼產品“芯片級”檢測維修平臺建設

黃春梅

廣州廣電計量檢測股份有限公司，廣東 廣州 510000

使用“模塊化”設計有利于促進“芯片級”檢測維修行業發展的規模化進程不斷加速，有利于培養行業內高技術人才。該平臺應用的是以單片機為核心控制器的電子數碼產品，通過I/O口可直接檢測模擬電壓，借助串行通信口和計算機系統連接在一起。因而，該平臺具有檢測智能化和管理網絡化的優點，若平臺出現問題，系統可自動對其檢測，準確定位故障所在地，修復之后，系統也可對其進行評價。該平臺在實際使用中，效果良好。因其穩定的工作性能、便捷的使用方式、超高的性價比，該平臺有良好的推廣價值。

芯片級檢測維修；智能；I/O口檢測電壓；單片機

以往的“芯片級”檢測維修，主要以人工為主。人工維修花費的時間長，維修進程慢，并且需要支付給維修人員高昂的費用，阻礙了維修檢測產業的發展規模。本文研究的電子數碼產品“芯片級”檢測維修平臺把單片機作為控制核心，若平臺出現問題，系統可自動對其檢測，準確定位故障所在地，修復之后，系統也可對其進行評價。依靠便捷的網絡管理，可以大幅縮減維修時間，減少成本投入。

1 系統方案分析

1.1 檢測維修平臺設計方案分析

電子數碼產品“芯片級”檢測維修平臺被分成七個模塊，包括控制鍵盤區、液晶顯示區、串行通信接口區、條碼掃描區、數據采集區、測量探頭區和核心控制區，其中核心控制區是核心板塊。該平臺使用“模塊化”模式進行組裝，可以自動檢測故障，并對其進行跟蹤定位管理，可以自動評估修復狀態，對平臺實行自動化管理。

操作流程如下：第一，借助工具——條碼掃描儀，掃描待檢測電路板的條形碼，目的是清楚地查閱到該電路板的具體信息，方便查閱核心控制電路所存放的數據信息；第二，在待測電路板上接入測量探頭，探測待測電路板的關鍵測試點，借助數據采集電路探測結果傳輸給核心控制電路；第三，核心控制器自動比較實際數據與存檔數據是否有出入，計入參數變化，自動識別出現故障的零件；第四，檢測結果被控制鍵盤區輸送到液晶顯示器上。

1.2 檢測維修平臺應用方案分析

在應用時，在實際運行中，在串行通信接口的輔助之下，該平臺與臺式計算機連為一個整體，進行數據傳輸，與此同時接入數字萬用表、風槍焊接臺、“芯片級”維修工具箱。借助上述輔助設備，使整個檢測維修平臺構成一個完整的單位體系。將多個單位體系連成一體，借助交換機的轉換與連接功能，形成一個大的局域網，并配置服務器，安裝相關的管理軟件。基于上述內容可組成本文中提及的電子數碼產品“芯片級”檢測維修應用系統，該系統可實現網絡化管理。具體的操作方案如圖1所示。

“芯片級”檢測維修平臺作為下位機，它的主要功能是傳輸數據，將采集數據借助串行通信接口的傳輸功能，傳遞到上位機——臺式計算機。臺式計算機將數據及時反饋到交換機，傳輸到局域網中。這樣一來，該局域網既可以匯總單個體系的練習評分情況，直接對其相關單位工作人員進行考核，方便管理，又可以應用到多個單位體系之間的競賽中，還可以同時對多個單位體系進行維修檢測，還可以便于檢測系統進行大數據分析，實現數據管理的職能化。

圖1 應用方案框圖

2 數據采集模塊設計與分析

2.1 普通I/O口檢測電壓原理分析

顧名思義，該平臺的數據采集模塊的功能是采集待測電路板的數據信息，即收錄所涉及電路的關鍵點的模擬電壓值。第一，信號輸出環節。從PWM口（其位置處于單片機內）輸出占空比，該信號流經RC阻容濾波電路，會形成新的基準電壓，它的電壓幅度0～5?V之間。其次，數據做比較環節。將基準電壓數值與原始數據進行比較，其結果會直接返回到REF口（其位置處于單片機內）。再次，跟蹤檢測REF口的電平狀態，做好詳細記錄。最后，計算被測電壓值。參照單片機的定時/計數器的統計結果，依據計數值與被測電壓的電壓值之間的正比關系，求得被測電壓。

2.2 硬件電路設計

單片機因其使用了內部集成比較器，因而在檢測及設計電路時可以較為簡單些，避免了煩瑣的工序。如果單片機沒有使用內部集成比較器，那么出于節約成本的目的，在不外擴的前提下，可以選用普通I/O口的門檻電壓。雖然這樣做可以節省成本，但是會降低電路的轉換檢測精度，影響產品的一致性。

2.3 軟件程序設計

單片機的運行流程時所使用的是定時中斷法。調動一次采集程序，需要間隔50?us。第一，做出判斷。判斷基準電壓值和被測電壓值，開啟AD計數器，若被測電壓數值大于基準電壓值則停止計算，關掉計數器。第二，做好占空比的調節。打開待PWM口狀態與REF口狀態趨于一致時，關閉周期計數器。第三，保存數值。將AD計數器和周期計數器的數據保存好之后，再進行歸零處置，以期做好下一個周期的準備工作。

采用普通I/O口檢測的單片機，在測量模擬電壓數值時，系統的工作頻率要高于裝有內部集成比較器的單片機。這樣做的好處是方便隨時調出ADC檢測處理程序。

3 串行通信協議

借助串行通信接口，電子數碼產品“芯片級”檢測維修平臺與臺式計算機可以連接在一起，最終達到數據通信的目的。具體的協議流程如下所示。

（1）幀格式（n+3個字節）：總字節數+幀命令+幀內容+校驗碼。

（2）總字節數（1個字節）：該幀所用到的字節總數，每幀最大限度是128個字節。

（3）幀命令（1個字節）：傳輸幀命令。

（4）幀內容（n個字節）：傳輸幀內容。

（5）校驗碼（1個字節）：校驗程序中所用到的所有字節。

4 結語

檢測維修平臺在實際使用中，效果良好。因其穩定的工作性能、便捷的使用方式、超高的性價比，便于培養高素質人才，因此該平臺有良好的推廣價值。

[1]陳正振. 一款電子數碼產品“芯片級”檢測維修平臺的開發與應用[J]. 廣西民族大學學報（自然科學版），2016，22（4）：73-76.

[2]蔣國峰，王柱山. 利用單片機為核心構建某機載電臺檢測控制器[J]. 電子測量技術，2008（5）：155-157.

The Development of “Chip-level” Inspection and Maintenance Platform for Electronic Digital Products Using SCM as Core Controller

Huang Chunmei

Guangzhou GRG Metrology and Test Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

The use of “modular” design is conducive to promoting the “chip-level” inspection and maintenance industry to accelerate the scale of the development process, and is conducive to the development of high-tech talent in the industry. This platform is based on the microcontroller as the core controller of electronic digital products. The analog voltage can be directly detected through the I/O port and connected with the computer system through the serial communication port. Therefore, the platform has the advantages of intelligent detection and network management. If there is a problem with the platform, the system can automatically detect it and locate the fault accurately. After the repair, the system can also evaluate it. The platform is effective in practical use. Because of its stable work performance, convenient use, and high cost performance, the platform has a good promotion value.

chip level inspection and maintenance; intelligence; I/O port detection voltage; single-chip computer

TN06

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