CN1132993A - 程控数字电话交换机用户电路板故障检测与诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及程控数字电话交换机用户电路板的故障检测与诊断。主要包括微机及与微机总线接口连接的通讯电路、A/D转换电路、模拟信号源、话机状态模拟电路、用户电路选择电路、PCM线数据接收电路、数字信号源等。系统模拟故障并按故障原因与故障代码的关系建立故障字典。系统通过检测用户电路板的七项功能获得测试结果并将其转为故障代码，经查阅故障字典实现故障定位。可借助系统提供的手段不断充实故障字典。可开发维修调试等。

Description

程控数字电话交换机用户电路板 故障检测与诊断系统

本发明涉及一种程控数字电话交换机的维护管理系统，更确切地说是涉及一种程控数字电话交换机用户电路板的故障检测与诊断系统。

近几年，随着我国经济的发展，人们对通讯能力提出了愈来愈高的要求，为此国家进口了许多种程控数字电话交换机，也自行研制并生产了多种程控数字电话交换机。其中，中大容量交换机的用户电路板投资要占整个交换机总投资的60％以上，用户电路板的数量约占程控交换机印制板数量的一半，用户电路板作为电话机和交换机间的接口，由于经常受到雷电感应或强电接触造成的冲击，因而比较容易损坏。面对用户电路板数量多、维修工作量大的现状，程控数字电话交换机的生产厂家及使用单位迫切需要自动化程度高的用户电路板的故障检测与诊断系统。

用户电路板通常具有七项功能，包括馈电、过压保护、振截铃、回路状态监视、滤波编译码器、二/四线转换和内外线测试，每块用户电路板一般具有1、4、8、16条用户电路。由于用户电路板是一种数字、模拟混合电路板，其测试和诊断在理论上还没有一种成功的方法。

国内目前对用户电路板的测试诊断通常是作模拟功能测试，测试过程中使用测试仪器如振荡器、示波器、电平表等作人工操作，找出故障后再人工分析定位。还有采用比较法作测试诊断的，即将故障板与好板同时插在测试仪上，由技术人员用示波器等工具进行人工比较，达到故障定位的目的。上述测试诊断方法耗时长、劳动强度大、效率低，且要求高技术水平的操作人员。

国外一些程控交换机设备如E—10B、ITT1240等采用针床法测试诊断故障，由计算机“感觉”被测用户板上各点电平及波形变化，存在有发送、收取信息方便的优点，但工艺复杂、精度要求高、造价高，因投资过大难于在国内推广使用。有些公司如NEC，其用户板预先按可测性设计，板上的入、出端子有128线(单面)，获取信息量大，同样可达到故障定位的要求。以上两种方法自动化程度高，通过测试检测出故障、打印出测试数据，由技术人员分析后进行故障定位，同时完成对用户板传输指标的测试，但一般造价较高，如E—10B的检测诊断系统需百万法朗，与国情不符。

国内有关院校对用户电路板故障检测与诊断系统的研究情况是：以IBM—PC为处理机，配上测试设备及测试软件而构成系统，系统一方面提供用户板的工作环境，另一方面提供测试所用的激励和响应。测试仪包括PCM编码接收电路、模数转换电路、音频及PCM编码信号产生电路、矩阵控制及时钟电路、矩阵电路和a、b线及铃流控制电路。系统采用基于单元的功能测试方法，先将用户板划分成单元，然后进行七项功能的测试，若功能测试出有故障，则将测试出的故障归入相应的单元中，经计算机的分析，运用探针手段将故障在单元中定位，即采用图形指示出探针位置，再由操作人员用探针(一种数字探针、两种模拟探针)探测用户板上相应点的电压收集其响应，定位故障。对更新换代的用户板，在硬件上采用全复连交换矩阵，稍作修改即可作为测试诊断仪与用户板的接口，在软件上则需修改来适配另一种用户板。

本发明的目的是设计一种程控数字电话交换机用户电路板的故障检测与诊断系统，可自动检测用户电路板的七项功能，可故障定位到元器件，同时能测试用户电路的主要传输指标，并集成有数字记忆示波器功能。

本发明的程控数字电话交换机用户电路板故障检测与诊断系统，包括微机，连接于微机总线接口与被测用户电路板间的电源开关及电源状态监视电路，连接于微机总线接口与被测用户电路板下行PCM线间的数字信号源，连接于微机总线接口与被测用户电路板上行PCM线间的PCM线数据接收电路，连接于微机总线接口与被测用户电路板间并与被测用户电路板串行通讯数据收端、串行通讯数据发端连接的通讯电路，分别受微机总线接口控制线控制的模拟信号源、话机状态模拟电路、用户电路选择电路和A/D转换器通道选择电路，所述的用户电路选择电路连接于被测用户电路板各用户路线与所述模拟信号源输出端、话机状态模拟电路输出端、A/D转换器通道选择电路输入端间，所述A/D转换器通道选择电路输出接所述的A/D转换电路，所述的A/D转换电路输出接微机总线接口，其特征在于所述的故障检测与诊断包括：

1)模拟用户电路板上各元器件的各种故障情况，用不同的故障代码分别代表在这些故障情况下各种功能的检测结果，按故障原因与故障代码间的对应关系建立故障字典；

2)检测用户电路板的继电器功能，或检测用户电路板的馈电功能，或检测用户电路板的监视功能，或检测用户电路板的振铃功能，或检测用户电路板的2/4线转换功能，或检测用户电路板的编译码功能，将检测结果与所存储的正常结果比较，比较结果不一致时将故障代码的相应码位置成故障码状态，获得故障代码；

3)根据故障代码查找故障字典中与该故障代码相同的故障代码，并显示与其对应的故障原因；

4)当故障字典中没有与该故障代码相同的故障代码时，启动单板调试模块，通过控制用户电路板的命令集合控制用户电路上各部分电路的工作状态，模拟话机的摘机、发号、通话、振铃、挂机等状态，并借助示波器探头观察用户板上任一点在各种状态下的电压、波形变化，人工分析出故障原因，并运用建立故障字典功能将该故障代码及故障原因分析结果补充进故障字典中。

本系统还包括一与所述A/D转换器通道选择电路一输入端连接的示波器探头和一与所述微机总线接口连接的示波器窗口产生电路。

下面结合实施例及附图进一步说明本发明的系统

图1.用户电路板故障检测及诊断系统硬件结构框图

图2.用户电路板故障检测及诊断系统软件结构框图

参见图1，图中100为微机总线接口，101为通讯电路(实施例以8031为核心部件)，与被测用户电路板200间连接有串行通讯数据收、发线113、114。通讯电路是计算机和被测用户板间的通讯接口，系统提供了一个与被测用户板通讯规程全兼容的命令集合，利用这些命令可以精确地控制用户板上每一部分电路的工作状态，通讯电路101既可将来自计算机的命令下发给被测用户板200，又可将用户电路板200检测的摘挂机、拨号等结果上报到计算机。102为A/D转换电路、103为A/D转换器通道选择电路、104为示波器探头、105为模拟信号源、106为话机状态模拟电路，107为用户电路选择电路，与被测用户电路板A1B1……A16B16共16条用户电路的AB线连接，108为示波器窗口产生电路，109为PCM线数据接收电路，与被测用户电路板200的上行PCM线115连接，110为定时信号和时钟信号产生电路，111为数字信号源，与被测用户电路板200的下行PCM线116连接，112为电源开关及电源状态监视电路，产生被测用户电路板±5V、-48V工作电源。

系统运用了画中画技术，通过示波器窗口产生电路108在计算机显示器上开个示波器窗口，直接将信号的波形显示在屏幕上，可达到普通数字记忆示波器的水平，不用另外借助示波器就可用示波器探头104(与普通示波器探头兼容)检测用户电路板上任意一点的信号。

实施例系统硬件配置包括微机(8088、286、386、486)、插入微机扩展插槽中的微机接口板、主测试仪、主测试仪与接口板间联接用37芯电缆、示波器探头和测试软盘。

下面结合图1说明系统的故障检测及诊断过程。首先直接在软驱上进入测试系统，出现含有主菜单区、子菜单区、提示行和工作区的画面。其中主菜单区分别为功能检测、单板调试、故障诊断、系统自检、结果处理、系统配置等；功能检测子菜单包括通讯功能、控制功能、继电器功能、馈电功能、振铃功能、话路功能、HW功能、指定测试、自动测试和测试内容；提示行可显示板号(用户电路板)、板型、测试人和检验人；工作区用于在执行某一功能时显示要执行的功能名称、测试序号、测试过程、测试参数、测试结果等内容。

系统检测用户电路板的各项功能，并用一个12位的数来记录检测结果，在实际测试过程中可能产生2¹²＝4096种不同的故障代码，本系统实施例通过模拟用户电路板上元器件的各种故障情况，已将功能检测的结果总结出256种不同的故障代码，并预先建立起故障代码与故障原因间的对应关系，即故障字典，并在此后的实际维修工作中允许将维修经验不断补充进故障字典中。

检测用户电路板继电器功能时，检测系统通过通讯电路101发给被测用户电路板200驱动继电器命令，然后检测用户电路A、B线上的电压，并与所存储的正常值比较，如果此时A线电压异常，测试结果使D0＝1(如果正常D0＝0)；如果此时B线电压异常，测试结果使D1＝1(如果正常D1＝0)。

检测用户电路板馈电功能时，先由话机状态模拟电路106模拟一个挂机态，检测此时用户电路A、B线电压，并与所存储的正常值比较，如果此时A线电压异常，测试结果的D2＝1(如果正常D2＝0)，如果此时B线电压异常，测试结果的D3＝1(如果正常D3＝0)；再由话机状态模拟电路106模拟一个摘机态，检测此时用户电路A、B线电压，并计算两者之差(用于计算电流)，然后和正常值比较，如果异常测试结果D4＝1(如果正常D4＝0)。

检测用户电路板的监视功能时，先由话机状态模拟电路106模拟一个摘机态，用户电路板自身应监视到该状态，并通过通讯电路101将检测结果上报计算机，如果上报结果不正确，测试结果的D5＝1(如果正确D5＝0)；再由话机状态模拟电路106模拟拨号，用户电路板自身应监视到所拨的电话号码，并通过通讯电路101将检测结果上报计算机，如果上报结果不正确，测试结果的D6＝1(如果正确D6＝0)

检测用户电路板的振铃功能时，测试系统通过通讯电路101给被测用户电路板下发一个振铃命令，然后检测用户电路和A、B线上的电压，并从中计算出A、B线上铃流信号的幅度和频率，再与正常值比较，如果A线铃流信号的幅度或者频率不正常，测试结果的D7＝1，如果A线铃流信号的幅度和频率都正常则D7＝0；如果B线铃流信号的幅度或者频率不正常，测试结果的D8＝1，如果B线铃流信号的幅度和频率都正常则D8＝0。在用户电路处于上述的振铃态时，让话机状态模拟电路106模拟摘机态，用户电路应能自动截铃，此时从A、B线上不应检测到铃流信号，如果从A、B线上检测到铃流信号，说明用户电路自动截铃的功能异常，测试结果的D9＝1；如果从A、B线上未检测到铃流信号，说明用户电路自动截铃功能正常，则D9＝0。

检测用户电路板2/4线转换功能和编译功能，系统将用户电路的话音信号传输通道分为上行话路(A→D和下行话路(D→A)，系统可分别测试用户电路上行话路的增益与下行话路的增益。计算机控制模拟信号源105向用户电路的A、B线插入一个1KHZ的正弦波信号，用户电路将此信号转换成数字信号并送到上行PCM线115上，计数机通过PCM线数据接收电路109，可接收到用户电路上行PCM线115上的数据，然后利用快速傅里叶变换算法，可计算出用户电路上行话路的增益，并与正常值比较，如果异常，测试结果的D10＝1(如果正常D10＝0)；计算机控制数字信号源111在被测用户电路板的下行PCM线116上插入一个450HZ的数字信号，用户电路板将此信号转换成模拟信号并送到A、B线上，通过A/D转换电路102把A、B线交流信号的变化转换成数字信号，然后利用快速傅里叶变换算法，可计算出用户电路下行话路的增益，并与正常值比较，如果异常测试结果的D11＝1(如果正常D11＝0)

系统根据功能检测所获得的故障代码自动查找故障字典，就可定位出故障原因。

参见图2，系统软件结构300包括功能检测模块301，故障诊断模块306和单板调试模块309。其中功能检测模块301包括检测继电器功能模块302、检测馈电功能303、检测振铃功能304和检测话路功能305；故障诊断模块306包括定位故障原因模块307和建立故障字典模块308；单板调试模块309包括控制用户电路板模块310、控制话机状态模拟电路模块311和示波器模块312。

在实际测试过程中，系统首先进入功能检测模块301，逐项调用检测继电器功能模块302、检测馈电功能模块303、检测振铃功能模块304和检测话路功能模块305，精确地测试用户电路板的继电器功能、馈电功能、监视功能、振铃功能、2/4线转换功能和编译功能，获得一个故障代码。

然后调用定位故障原因模块307，根据功能检测获得的故障代码查故障字典，获得故障原因。

如果遇到没有被模拟过的故障现象，自动定位故障原因失败，系统调用单板调试模块309，利用控制用户电路板模块210控制用户电路板上各部分电路的工作状态，利用控制话机状态模拟电路模块311模拟话机的各种状态，利用示波器模块312察看用户电路板上任一点在各种状态下的电压、波形变化，就可以手工分析出故障原因。然后再调建立故障字典模块308，将分析结果补充进故障字典。这样，在工作过程中，故障字典会不断完善，工作效率就会越来越高。

本系统不采用针床，而是通过用户电路板的外接插头按用户电路板所要完成的功能对其进行逐项功能测试，并将测试结果分为不同的故障代码并据此将故障原因定位到元器件；同样还能测试用户电路的主要传输指标(上行话路(A—D)和下行话路(D→A)两个方向上的增益)，还集成有数字记忆示波器功能。该系统是一个成本低廉自动化程度高、测试手段完备的用户电路板测试设备。该系统既可以用于科研部门开发新型用户电路板，又可用在生产线上测试大批量生产的用户电路板，还可用于各级电信部门维护测试在网上运行的用户电路板。本系统对于不同型号的程控数字交换机用户电路板只需稍加改变外接插头和接口软件，即可适用。推广开来，可以产生巨大的经济效益和社会效益。

Claims (2)

1.一种程控数字电话交换机用户电路板故障检测与诊断系统，包括微机，连接于微机总线接口与被测用户电路板间的电源开关及电源状态监视电路，连接于微机总线接口与被测用户电路板下行PCM线间的数字信号源，连接于微机总线接口与被测用户电路板上行PCM线间的PCM线数据接收电路，连接于微机总线接口与被测用户电路板间并与被测用户电路板串行通讯数据收端、串行通讯数据发端连接的通讯电路，分别受微机总线接口控制线控制的模拟信号源、话机状态模拟电路、用户电路选择电路和A/D转换器通道选择电路，所述的用户电路选择电路连接于被测用户电路板各用户由路线与所述模拟信号源输出端、话机状态模拟电路输出端、A/D转换器通道选择电路输入端间，所述A/D转换器通道选择电路输出接所述的A/D转换电路，所述的A/D转换电路输出接微机总线接口，其特征在于所述的故障检测与诊断包括：

1)模拟用户电路板上各元器件的各种故障情况，用不同的故障代码分别代表在这些故障情况下各种功能的检测结果，按故障原因与故障代码间的对应关系建立故障字典；

2)检测用户电路板的继电器功能，或检测用户电路板的馈电功能，或检测用户电路板的监视功能，或检测用户电路板的振铃功能，或检测用户电路板的2/4线转换功能，或检测用户电路板的编译码功能，将检测结果与所存储的正常结果比较，比较结果不一致时将故障代码的相应码位置成故障码状态，获得故障代码；

3)根据故障代码查找故障字典中与该故障代码相同的故障代码，并显示与其对应的故障原因；

4)当故障字典中没有与该故障代码相同的故障代码时，启动单板调试模块，通过控制用户电路板的命令集合控制用户电路上各部分电路的工作状态，模拟话机的摘机、发号、通话、振铃、挂机等状态，并借助示波器探头观察用户板上任一点在各种状态下的电压、波形变化，人工分析出故障原因，并运用建立故障字典功能将该故障代码及故障原因分析结果补充进故障字典中。

2.根据权利要求1所述的程控数字电话交换机用户电路板故障检测与诊断系统，其特征在于：本系统还包括一与所述A/D转换器通道选择电路一输入端连接的示波器探头和一与所述微机总线接口连接的示波器窗口产生电路。

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