Программно-аппаратный комплекс для проведения специальных комплексных проверок электронных устройств (стр. 2 из 9)

Модуль управления и опроса представляет собой блок мультиплексоров и регистров, осуществляющих выбор цепей, предназначенных для тестирования.

Модуль включения питания предназначен для подачи питания на определённые цепи ВУ, которые подлежат проверке подключения и контроля сопротивления, осуществляемой измерением напряжения на соответствующих контактах.

Канал управления включает в себя:

– микроконтроллер;

– ОЗУ;

– ПЗУ;

– блок регистров;

– генератор импульсов;

– схему сброса.

Канал управления предназначен для формирования внутренних сигналов управления по командам с ПК и обеспечивает:

– адресный доступ ко всем функциональным элементам адаптера;

– запись (считывание) информации во все (со всех) программно-доступные функциональные элементы адаптера.

Кроме этого, канал управления также предназначен для обработки электрических сигналов приходящих от ВУ, характеризующих наличие напряжения на контактах ВУ с уровнями – логический «0» или логическая «1».

Микроконтроллер (МК) предназначен для формирования управляющих сигналов и приема/передачи данных. Выполняют функции логического анализа и управления.

ОЗУ (память данных) предназначена для хранения переменных в процессе выполнения прикладной программы, адресуется одним байтом и имеет емкость 128 байт.

ПЗУ (память программ) предназначена для хранения команд, констант, управляющих слов инициализации, таблиц перекодировки входных и выходных переменных и т.п.

Блок регистров (регистр-защелка) предназначен для хранения адресов А0-А7 при обмене данными.

Генератор импульсов предусмотрен для формирования тактовых импульсов для МК. Тактовый сигнал необходим для выполнения инструкций микроконтроллера и работы периферийных модулей (например, универсальные порты ввода/вывода). Внутренний машинный цикл микроконтроллера состоит из нескольких периодов тактового сигнала.

Схема сброса предназначена для перевода МК в исходное состояние с заведомо известными параметрами работы. Что осуществляется подачей сигнала RST на соответствующий вход, который производит следующие действия: сбрасывает счетчик команд и указатель стека; устанавливает порт BUS в высокоимпедансное состояние, а порты P1 и P2 – в режим ввода, выбирает банк регистров 0 и банк памяти 0, запрещает прерывания, останавливает таймер и выдачу синхросигнала на вывод Т0; сбрасывает флаг переполнения таймера TF и флаги пользователя F0 и F1, приводит к началу исполнения программ с нулевого адреса.

Рисунок 2.2 – Функциональная схема адаптера

Программное управление от ПК всеми функциональными элементами осуществляется через схему сопряжения, которая обеспечивает передачу сигналов в канал управления. Схема основана на формирователе сигналов (микросхема преобразователей уровней: логические «0» и «1» в +15 В и в -15В, и обратно), который отвечает за обмен информацией по последовательному каналу типа RS-232. А так же на диодном ограничители, обеспечивающий размах входного сигнала МК в пределах -0,6…+5,6В. Основное предназначение схемы сопряжения – согласование уровней входных и выходных сигналов с МК и ПК.

ВУ представляют собой объекты исследования – электронные устройства.

2.3 Описание алгоритма работы программно-аппаратного комплекса

2.3.1 Выбранный алгоритм работы ПАК приведен в Приложении А.

2.3.2 Разрабатываемый ПАК может функционировать в одном из следующих режимов:

– самоконтроль;

– формирование необходимого алгоритма тестирования;

– тестирование;

– выдача результатов тестирования и их визуализация.

В режиме самоконтроля происходит проверка функционирования ПАК, ПЭВМ в автоматическом режиме формирует группу управляющих команд с признаком самоконтроля, которые полностью имитируют все возможные варианты включения элементов тестируемого устройства. Команды передаются в адаптер тем самым, тестируя линии связи между ПЭВМ и адаптером. Адаптер, получив информационную посылку с признаком самоконтроль, проверяет работоспособность ОЗУ и начинает проверку своих функциональных элементов посредством полученных управляющих команд. Для корректного функционирования адаптера на его выходной разъём ставится специальная соединитель, имитирующая тестируемые цепи. После завершения контроля адаптер выдаёт в ПЭВМ информацию о результатах контроля. При положительном результате ПАК готов к дальнейшему функционированию. К нему подсоединяется тестируемое устройство и возможен один из трёх режимов.

В режиме формирования параметров проверки пользователь выбирает необходимые цепи для включения питания, алгоритм включения (параллельный, последовательный, выборочный), проверяемые цепи и их состояние. Пример выбора цепей и их состояния показан в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Выбора цепей и их состояния

Цепи состояния	Цепи	Состояние
Пит. К1	А1: В10	Разомкнуто → Замкнуто
	А2: В3	Разомкнуто → Разомкнуто
Пит. К2	А3: В15	Замкнуто → Разомкнуто
	А4: В7	Замкнуто → Замкнуто

Загрузка параметров возможна из предварительно сформированного файла. При этом возможна визуализация упрощённой структуры проверки устройства, которая помогает избежать ошибок пользователя при тестировании. Сформированные параметры передаются в адаптер с признаком тестирования для инициирования процесса тестирования.

В процессе тестирования адаптер в соответствии с заданным алгоритмом включает питание соответствующих цепей и проверяет состояние контролируемых цепей.

Результаты корректной и некорректной проверки сохраняются в ОЗУ. После контроля адаптер осуществляется подачу питания на выбранные цепи и осуществляет повторный контроль их состояния, для проверки функционирования коммутирующих элементов (до срабатывания, после срабатывания и после отключения). Процесс тестирования повторяется необходимое количество раз в зависимости от алгоритма проверки, при этом возможно лишь частичное задействование имеющихся цепей или расширение функциональных возможностей схемы путём незначительного усложнения схемы адаптера. После обработки алгоритма проверки, сохранённые результаты передаются в ПЭВМ для окончательной обработки.

В случае некорректной проверки для пользователя, в режиме визуализации результатов проверки, предлагается несколько вариантов получения информации:

Формализованный – в виде списка цепей, не прошедших тестирование, с указанием некорректного состояния цепи и режима в котором это состояние имело место. Формализованный способ представления информации показан в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Формализованный способ представления информации

Цепь	Состояние	Режим
А1: В10	Замкнута	Срабатывание реле К5

Графический – в виде упрощённой структуры проверяемого устройства, в которой разными цветами изображаются режимы тестирования и цепи, состояние которых не соответствует заданному. Графический способ представления информации изображён рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Графический способ получения информации

3. Практическая часть

3.1 Описание электрической принципиальной схемы устройства

3.1.1 По результатам анализа структурной и функциональной схем была разработана электрическая принципиальная схема адаптера из состава ПАК, приведенная в Приложении Б. Рассмотрим основные элементы схемы электрической принципиальной более подробно.

3.1.2 Канал управления состоит из микроконтроллера, ПЗУ, ОЗУ, блока регистров, схемы сброса и генератора тактовых импульсов.

Микроконтроллер реализован на микросхеме типа 1880ВЕ31У (D1).

3.1.3 Микроконтроллер 1880ВЕ31 [12] может работать в следующих режимах:

– только с внешней памятью программ, так как он не имеет внутренней резидентной памяти программ (ПЗУ);

– с внутренней и внешней памятью данных.

ПЗУ, ОЗУ и блок регистров образуют внешнюю память микроконтроллера.

ПЗУ выполнено на микросхеме 1623 РТ2А (D9) [6], в ней хранится программа функционирования устройства.

В качестве регистра используется микросхема 1554 ИР22 (D5). Используется в качестве регистра-защелки для хранения адресов А0-А7 при обмене данными.

ОЗУ выполнено на микросхеме 537 РУ9 (D8) [6] и предназначено для хранения переменной информации: программ и промежуточных результатов обработки данных. Работает в режимах хранения, записи и считывания информации. В адаптере используется для хранения информации о состоянии цепей (напряжение на коммутирующем устройстве, сопротивление цепи, точность режима работы). Управление памятью осуществляется с помощью сигналов WR и RD, их объединение с помощью микросхемы D1.1 (логический элемент выполняющий функцию И) даёт сигнал RW, определяющий характер обращения чтение/запис,ь поступающий на вход OE микросхемы ОЗУ и включающий выходные буферы микросхемы памяти для прохождения информации по шинам данных.

Выбор микросхемы осуществляется сигналом OZU поступающим на вход CE и сформированный при помощи логического элемента И (D1.2), сигнала RW и сигнала поданного с А12.

3.1.4 Схема сброса построена на микросхеме 1554ТЛ2 (D3.1) [8], конденсаторе С2 и резисторе R3. Схема вырабатывает сигнал RST. По включению питания схема сброса сигналом RST переводит микроконтроллер в исходное состояние. Сброс обязателен при подаче напряжения питания на микроконтроллер. С этой целью вход RESET соединяют с шиной питания через конденсатор С2 емкостью 10 мкФ и с общим проводом через резистор R1 сопротивлением 4,3 кОм, обеспечивая тем самым корректный запуск МК.

3.1.5 Генератор тактовых импульсов для работы микроконтроллера реализован с использованием кварцевого резонатора ZQ1 и конденсаторов C1, C3. Рабочая частота резонатора составляет 12 МГц. Кварцевый резонатор определяет частоту работы микроконтроллера. Для более стабильного запуска выводы резонатора соединены с общим проводом через конденсаторы C1 и С3 емкостью 22 пФ [1].