CN203324970U - 一种基于小总线从板的分布式实时检测装置电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及检测装置，特别是涉及一种基于小总线从板的分布式实时检测装置电路，包括：小总线从板电路、单片机、数据传输链路、串行口通讯电路、辅助电路、拨码盘及LED电路、主控计算机和非独立从板电路，所述主控计算机通过串行口通讯电路与单片机连接，主控计算机的串口与辅助电路相连，单片机分别与数据传输链路、串行口通讯电路、辅助电路、拨码盘及LED电路相连。本实用新型系统结构简单、实用、可靠、完备、性价比高、可扩展性强。

Description

一种基于小总线从板的分布式实时检测装置电路

技术领域

本实用新型涉及检测装置，特别是涉及一种基于小总线从板的分布式实时检测装置电路。

背景技术

机内测试与实时检测是为适应新技术发展而兴起的测试技术。部件的小型化、在线状态监控的需求和计算机技术的广泛应用，为机内测试与实时检测的发展提供了条件，导致了外部测试向机内测试发展。近年来机内测试与实时检测已广泛应用于航天测控、军事预研和标准计量等领域。机内测试与实时检测通常分为主动式、被动式、集中式和分布式机内测试与实时检测等形式。分布式机内测试与实时检测技术是为解决采集数据环境存在多样性、被测对象分布较广、存在多个分系统的复杂系统的机内测试与实时检测需要而不断发展的。然而，现有的复杂系统机内测试与实时检测能力差。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有的复杂系统机内测试与实时检测能力差的技术问题，提供一种基于小总线从板的分布式实时检测装置电路。

一种基于小总线从板的分布式实时检测装置电路，包括：

小总线从板电路、单片机、数据传输链路、串行口通讯电路、辅助电路、拨码盘及LED电路、主控计算机和非独立从板电路，所述主控计算机通过串行口通讯电路与单片机连接，主控计算机的串口与辅助电路相连，单片机分别与数据传输链路、串行口通讯电路、辅助电路、拨码盘及LED电路相连，所述小总线从板电路包括至少一个从板电路，所述串行口通讯电路分别与所述小总线从板电路的每一个从板电路相连，所述非独立从板电路包括至少一个非独立从板对象，所述数据传输链路分别与所述非独立从板电路的每一个非独立从板对象相连。

进一步的，所述辅助电路包括中断复位电路，以及与所述中断复位电路连接的看门狗装置，所述主控计算机的串口与辅助电路的中断复位电路相连，所述单片机与辅助电路的中断复位电路相连。

进一步的，所述数据传输链路包括可编程门阵列和第一数据接口电路，所述单片机通过第一数据接口依次与所述第一数据接口电路和可编程门阵列连接，所述可编程门阵列分别与所述非独立从板电路的每一个非独立从板对象相连。

进一步的，所述拨码盘及LED电路包括拨码盘、LED电路及第二数据接口电路，所述单片机通过第二数据接口与第二数据接口电路连接，所述第二数据接口电路分别与拨码盘和LED电路连接，且所述第二数据接口电路还与所述小总线从板电路连接。

进一步的，所述小总线从板电路为被测试对象内基于小总线的独立信息采集与传输电路，所述非独立从板电路为被测试对象内非独立信息采集与传输电路。

本实用新型的基于小总线从板的分布式实时检测装置电路，通过小总线从板电路和非独立从板电路的每一个单独电路或者对象分别进行测量，其系统结构简单、实用、可靠、完备、性价比高、可扩展性强。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示为本实用新型的系统结构图。

一种基于小总线从板的分布式实时检测装置电路，包括：

小总线从板电路1、单片机2、数据传输链路3、串行口通讯电路4、辅助电路5、拨码盘及LED电路6、主控计算机7和非独立从板电路8，所述主控计算机7通过串行口通讯电路4与单片机2连接，主控计算机7的串口与辅助电路5相连，单片机2分别与数据传输链路3、串行口通讯电路4、辅助电路5、拨码盘及LED电路6相连，所述小总线从板电路1包括多个从板电路11～1n，所述串行口通讯电路4分别与所述小总线从板电路1的每一个从板电路11～1n相连，所述非独立从板电路8包括多个非独立从板对象81～8n，所述数据传输链路3分别与所述非独立从板电路8的每一个非独立从板对象81～8n相连。

其中主控计算机7作为本实用新型的检测装置的主控计算机模块，为通用的计算机，内装Windows XP操作系统，有良好的人机交互界面。主要功能是发送系统控制字给单片机2和从小总线从板电路1并接受故障代码，对整个检测装置的控制和管理。它通过串行口通讯电路4与单片机2连接，通过串口与辅助电路5中的中断与复位电路相连。

在其中一个实施例中，所述辅助电路5包括中断复位电路，以及与所述中断复位电路连接的看门狗装置，所述主控计算机7的串口与辅助电路5的中断复位电路相连，所述单片机2与辅助电路5的中断复位电路相连。

在其中一个实施例中，所述数据传输链路3包括可编程门阵列31（EPLD）和第一数据接口电路（在本实施例中为P0口接口电路32），所述单片机2通过第一数据接口（在本实施例中为P0口）依次与所述第一数据接口电路和可编程门阵列EPLD连接，所述可编程门阵列EPLD分别与所述非独立从板电路8的每一个非独立从板对象（81～8n）相连。

在其中一个实施例中，所述拨码盘及LED电路6包括拨码盘61、LED电路62及第二数据接口电路（在本实施例中为P2口接口电路63），所述单片机2通过第二数据接口（在本实施例中为P2口）与第二数据接口电路连接，所述第二数据接口电路分别与拨码盘61和LED电路62连接，且所述第二数据接口电路还与所述小总线从板电路1连接。

在其中一个实施例中，所述小总线从板电路1为被测试对象内基于小总线的独立信息采集与传输电路，所述非独立从板电路8为被测试对象内非独立信息采集与传输电路。

单片机2选用Intel公司提供的89C51系列单片机，它是本实用新型中整个检测装置的核心，完成与主控计算机7的通信与控制，任务调度、信息处理，它通过P2口实现与数据传输链路3的通信与控制。通过P0口与拨码盘及LED电路6连接，由拨码盘及LED电路6启动相应的测试序列，同时将测试结果代码传给拨码盘及LED电路6中的LED显示电路。通过串行口通讯电路4分时复用实现与主控计算机7和小总线从板电路1（可扩展）的通信与控制等功能。

本实用新型中数据传输链路3通过P2口由可编程门阵列EPLD实现对非独立从板电路8（可扩展）的信号逻辑控制和检测功能。

串行口通讯电路4采用单片机2的串行口电路经扩展后分时复用实现与主控计算机7和小总线从板电路1（可扩展）的通信与控制。

辅助电路5由看门狗电路和单片机2的中断与复位电路组成，实现单片机的断电保护、中断响应和复位功能。

拨码盘及LED电路6由拨码盘电路和LED显示电路构成，通过单片机2的P0口实现与单片机2和数据传输链路3中可编程门阵列EPLD的通信与控制。

本实用新型的检测装置电路主要有两大功能，一是按照被测对象构成迅速报出故障大致部位，以便确定系统是否能够正常工作，二是对故障准确定位，确定可更换故障单元，用于维修排故。

作为一个例子，该装置电路首先主控计算机7给出控制字，单片机2接收控制字后形成机内测试时序，相应电路产生测试回波，同时向被检测对象小总线从板电路1或非独立从板电路8发出同步控制信号，被检测对象小总线从板电路1或非独立从板电路8采用双向差分串行异步通信方式依据测试时序，利用测试信号对自身关键对象优选输出点（可能是多个点）进行检测，根据各个测试点的输出正确与否，通过软件程序判断自身的正常和故障。

软件处理后形成的判断结果以故障码的形式，由被测对象所属的系统或组合通过小总线发送给主控检测装置，或通过数据通讯链路发送给检测软件数据库。测试对象顺序可以从起始地址自动序贯测试，也可通过手动选择拨码开关，选择测试起始位置，然后自动序贯测试，测试结果可以通过拨码盘及LED电路6的LED数码管，显示被测对象的地址和故障码。

辅助电路5由看门狗电路和单片机中断与复位电路组成，实现单片机的断电保护、中断响应和复位功能。

（一）数据总线

1）小总线

小总线双向采用差分串行异步方式通讯，主要用于实现对小总线从板的控制和接受小总线从板的数据。

2）DS通道

DS通道采用并行双向传输，单片机主板通过DS通道采集静态监测点和动态监测点的故障信号，送至主控计算机。

（二）控制字（TX）

主板通过TX点各从板，被点到的从板通过自己的TX回送本机地址；主板发送0X55，被点名的从板发送0XAA，主板发送0X01，被点名的主板发送状态字。

（三）软件模块

采用中断方式，每40Hz主控计算机向单片机主板发送一次中断，并进行数据交换。检测装置系统程序主要由4个模块组成。

第一个模块是响应主控计算机的中断服务子程序模块，主控计算机和单片机主板之间进行DS通道互访，将单片机主板形成的故障码，上报主控计算机。

第二个模块是系统加电后的初始化和自检模块。

第三个模块是单片机主板和小总线从板通信模块。单片机主板通过控制字进行地址点名后，便开始同小总线从板进行通道互访，随后采集来自各从板的自检检测信号，并进行分析和处理，最后形成故障码。

第四个模块是单片机主板和非独立从板检测电路通信模块，采用并行通信模式，单片机主板通过控制字进行地址点名后，便开始同非独立从板检测电路进行通道互访，随后采集来自各非独立从板检测电路的自检检测信号，并进行分析和处理，最后形成故障码。

（四）故障诊断方法

该实时检测装置的故障诊断方法采用“故障编码+关键点实时监测+相关性矩阵基于故障字典匹配”组合诊断策略实现故障定位与隔离。

1）基于功能确定故障编码

该检测装置采用十六进制码的形式，将其相应的故障码显示出来，据此及时更换相应的印制板和功能块，便可及时排除故障，以便保证被检测设备的正常工作。

通过对系统功能进行分析，确定故障码由4位十六进制代码组成，根据设计结构不同进行编码，采用分系统-印制板设计结构时，前2位表示所在分系统，后2位为该分系统内的印制板（或模块)，采用组合-印制板设计结构时，当某组合有故障时，故障码与之对应，前2位为该组合代号，后2位为该组合内具体故障部位．通过更换有故障的印制扳（模块)排除故障。系统无故障时显示全为“0”。

故障码编号地址与分系统间的对应关系如下：

a)01××——**检测装置；

b)02××——**A分系统；

c)03××——**B分系统；

d)04××——**C分系统；

……

2）关键点实时监测

依据重要度确定关键监测点，检测装置面板上给出被检测设备各模块的关键监控点的检测指示灯，当某组合有故障时，代表组合故障的指示灯亮，同时故障码与之对应。根据检测装置面板的指示灯可了解被检测设备所处的状态：

a)正常（指示灯灭)：

b)故障(指示灯亮)。

根据检测装置面板上的指示灯指示，可及时发现故障，并在必要时启动故障定位与隔离程序及时排除故障，保证系统的正常工作。

3）相关性矩阵基于故障字典匹配的故障定位与隔离

a)配置测试点或传感器。本检测装置采用基于可诊断度的测试点或传感器配置方法确定测试点及观测集，可构成相关性矩阵，如表1所示。

表1故障源与观测集相关性矩阵

其中：

①可能的传感器的有限集S={S_j},1≤j≤v；

②二进制可观测值有限集D(S)={d_jk},1≤j≤v,1≤k≤n_j，其中n_j表示从传感器S_j获得可观测值的数目，即D(S_j)={d_jk},1≤k≤n_j；

③故障源集合X={x_i},1≤i≤n。

b)确定故障字典。根据测试点及观测集获得相关性矩阵，按照以下原则进行剔除冗余：①如果D_D(S)×X本身存在重复的列，则系统存在模糊组，不能通过现有的备选测试点或传感器进行识别，需要删除其中的一个重复的列向量，使获得的D_D(S)×X的所有列向量不同。②删除D_D(S)×X的行表示从最后的测试点或传感器集中除掉行对应的传感器。而除掉一个测试点或传感器可能导致多个行向量的删除，即所有依赖这个测试点或传感器的行向量均应删除。通过上述方法删除冗余包括相同的行（即冗余测试点）、相同的列（即候选故障源模糊组）获得初始故障字典。故障字典具体建立步骤如下：

步骤1：根据被测对象的特点,将被测对象划分为c个可能的故障子集S={S1,S2,,,Sc}。划分原则：一个故障子集最好只实现一个功能,尽量将功能不能确定划分的模块划分在同一可更换单元中。

步骤2：分别将故障集S的故障子集Si(i=1,2,,,c)中每个可测试节点对应的测试值作为样本，考察其在正常工作状态下的测试值，作为正常逻辑关系存入故障字典。

步骤3：对于故障子集中的有容差电路部分及诊断过程中存在两个或以上的故障征兆符合条件的，则说明故障是不能区分的，必须将故障定位在一定的范围,判定是否属于模块级的故障，尽量将故障隔离到可更换单元。

步骤4：对被测对象模块正常工作所需要的激励信号(包括模拟信号和数字信号)的描述，以及对所有测试节点的正常参数值的描述(包括模拟信号测试点和数字信号测试点)，以及专家对于被测对象模块的拓扑结构和对各个测试点的因果关系进行描述。

步骤5：实际诊断中，如果字典中不存在类似的故障类别，则说明在测前故障集的确定时，遗漏了某个故障，导致系统不能准确定位诊断结果,需要重新修正或补充最初的故障集和故障字典。

c)故障隔离策略。将被测系统划分成若干“功能块”，对系统自上而下地按功能划分成模块，并给出系统功能逻辑框图，以此为基础建立故障字典。将被测系统的各个分系统划分成n个故障模式，每个故障模式都存在于故障集S中，对应的各个分系统的故障模型集为{S1,S2,,,Sn}。若将每一分系统的故障发生当作一个随机事件,则被测系统可看成具有n个离散状态的随机事件混合集。每个离散状态对应一个故障子集Sn(n=1,2,,,i)，分系统处于哪一个离散状态，就表示哪个功能块发生了故障。本装置将故障候选集隔离定位到某个可更换单元(LRU)采用与/或图搜索法与数据库匹配组合算法：即故障隔离采用与/或图搜索法根据测试代价和重要度确定隔离顺序，软件模块实现上采用基于数据库的软件开发模式，将故障字典，测试顺序控制、故障候选集通过数据库表的形式固定下来。启动故障隔离模块时，与/或图搜索法通过查询数据库表确定隔离顺序，获得隔离结果。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种基于小总线从板的分布式实时检测装置电路，其特征在于，包括：

小总线从板电路、单片机、数据传输链路、串行口通讯电路、辅助电路、拨码盘及LED电路、主控计算机和非独立从板电路，所述主控计算机通过串行口通讯电路与单片机连接，主控计算机的串口与辅助电路相连，单片机分别与数据传输链路、串行口通讯电路、辅助电路、拨码盘及LED电路相连，所述小总线从板电路包括至少一个从板电路，所述串行口通讯电路分别与所述小总线从板电路的每一个从板电路相连，所述非独立从板电路包括至少一个非独立从板对象，所述数据传输链路分别与所述非独立从板电路的每一个非独立从板对象相连。

2.根据权利要求1所述的基于小总线从板的分布式实时检测装置电路，其特征在于，所述辅助电路包括中断复位电路，以及与所述中断复位电路连接的看门狗装置，所述主控计算机的串口与辅助电路的中断复位电路相连，所述单片机与辅助电路的中断复位电路相连。

3.根据权利要求1所述的基于小总线从板的分布式实时检测装置电路，其特征在于，所述数据传输链路包括可编程门阵列和第一数据接口电路，所述单片机通过第一数据接口依次与所述第一数据接口电路和可编程门阵列连接，所述可编程门阵列分别与所述非独立从板电路的每一个非独立从板对象相连。

4.根据权利要求1所述的基于小总线从板的分布式实时检测装置电路，其特征在于，所述拨码盘及LED电路包括拨码盘、LED电路及第二数据接口电路，所述单片机通过第二数据接口与第二数据接口电路连接，所述第二数据接口电路分别与拨码盘和LED电路连接，且所述第二数据接口电路还与所述小总线从板电路连接。

5.根据权利要求1所述的基于小总线从板的分布式实时检测装置电路，其特征在于，所述小总线从板电路为被测试对象内基于小总线的独立信息采集与传输电路，所述非独立从板电路为被测试对象内非独立信息采集与传输电路。

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