車(chē)忠志

線(xiàn)束導(dǎo)通性測(cè)試裝置設(shè)計(jì)

車(chē)忠志

為了提高線(xiàn)束產(chǎn)品的質(zhì)量，本文探討了一種線(xiàn)束導(dǎo)通性測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，用來(lái)測(cè)試線(xiàn)束的導(dǎo)通性能。文中闡述了該裝置的測(cè)試原理以及系統(tǒng)控制的組成設(shè)計(jì)。裝置使用單片機(jī)作為自動(dòng)控制部件，通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，根據(jù)對(duì)輸入電平的檢測(cè)，對(duì)線(xiàn)束插件的導(dǎo)通性給出測(cè)試結(jié)論，并且采用不同顏色的指示燈指示測(cè)試的結(jié)果。

目前隨著家用電器、汽車(chē)等越來(lái)越智能化，內(nèi)部電子器件的連接線(xiàn)束也越來(lái)越復(fù)雜，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是連接件增多，二是一條線(xiàn)束包含的導(dǎo)線(xiàn)數(shù)量增加。一般線(xiàn)束的生產(chǎn)要經(jīng)過(guò)很多工序，屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，由于工人的熟練程度和工藝問(wèn)題，往往會(huì)出現(xiàn)連接插頭和導(dǎo)線(xiàn)之間或者導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部出現(xiàn)斷裂問(wèn)題，導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)存在導(dǎo)通性缺陷。如何檢測(cè)生產(chǎn)線(xiàn)束在導(dǎo)通方面的性能，對(duì)于生產(chǎn)線(xiàn)束的企業(yè)提高供應(yīng)產(chǎn)品的質(zhì)量，防止不合格產(chǎn)品流入市場(chǎng)，是必須面對(duì)的問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)了一種用于測(cè)量線(xiàn)束導(dǎo)通性的裝置，可用于檢測(cè)線(xiàn)束，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

導(dǎo)通測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)要求和組成

導(dǎo)通測(cè)試裝置一般要和線(xiàn)束的插接測(cè)試平臺(tái)相連，由普通工作人員使用，一般有以下幾個(gè)要求

支持多點(diǎn)輸入，一般10到100個(gè)輸入點(diǎn)。

能直觀(guān)顯示測(cè)試結(jié)果，便于測(cè)試人員判斷線(xiàn)束的好壞。

對(duì)于不合格產(chǎn)品，能方便定位是哪根導(dǎo)線(xiàn)存在導(dǎo)通性問(wèn)題。

方便普通工人使用，測(cè)試速度快，操作簡(jiǎn)單。

基于以上要求的考慮，導(dǎo)通測(cè)試裝置組成示意圖如圖1所示，主要由以下幾部分組成。

輸入系統(tǒng)：有輸入接頭、輸入移位寄存器組成。設(shè)計(jì)輸入接頭以便和插件模具進(jìn)行連接。

控制系統(tǒng)：主要由單片機(jī)組成。

輸出系統(tǒng)：導(dǎo)通性指示燈、輸出移位寄存器。用于指示測(cè)試結(jié)果和問(wèn)題所在。

圖1中，線(xiàn)束的公共端通過(guò)插件模具連接到電源的正端，另外一端通過(guò)其它模具連接到輸入端。整個(gè)系統(tǒng)的工作過(guò)程如下，將線(xiàn)束插入到相應(yīng)模具后，輸入端將呈現(xiàn)低電平，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)始按鈕命令后，在控制系統(tǒng)的控制下將多個(gè)輸入點(diǎn)（多達(dá)幾十個(gè)）讀入到其內(nèi)部，根據(jù)讀入的高低電平數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通指示燈，可以用不同的顏色來(lái)區(qū)分每個(gè)連接線(xiàn)路的導(dǎo)通性。為達(dá)到更好的提示效果，對(duì)于導(dǎo)通良好的線(xiàn)路則對(duì)應(yīng)的綠燈亮，不導(dǎo)通的線(xiàn)路對(duì)應(yīng)的通道紅燈亮。

多點(diǎn)輸入輸出設(shè)計(jì)

對(duì)于一條線(xiàn)束，往往包含多達(dá)幾十根導(dǎo)線(xiàn)，比如汽車(chē)上的普通線(xiàn)束都包含三十根以上的導(dǎo)線(xiàn)，一般對(duì)于單片機(jī)很多引腳都有其特定的用途，尤其是增加顯示屏和存儲(chǔ)設(shè)備后，可使用的引腳數(shù)量往往有限。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)為了擴(kuò)展輸入輸出點(diǎn)的數(shù)量，輸入輸出系統(tǒng)和單片機(jī)數(shù)據(jù)交換采有串行方式，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)輸入采用74HC165作為輸入芯片，74HC165是8位并行輸入串行輸出移位寄存器，可在末級(jí)得到互斥的串行輸出，當(dāng)并行讀?。≒L）輸入為低電平時(shí)，從D0到D7口輸入的并行數(shù)據(jù)將被讀取進(jìn)寄存器內(nèi)。而當(dāng)PL為高時(shí)，數(shù)據(jù)在CP脈沖作用下可從DS輸入端串行進(jìn)入寄存器，在CP每個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿向右移動(dòng)一位（Q0 → Q1 → Q2，等等）。利用這種特性，只要把Q7輸出綁定到下一級(jí)的DS輸入，即可實(shí)現(xiàn)并轉(zhuǎn)串?dāng)U展。線(xiàn)束通過(guò)連接器接入到芯片對(duì)應(yīng)的引腳，擴(kuò)展輸入使用多個(gè)74HC165相互級(jí)聯(lián)，本設(shè)計(jì)多達(dá)8個(gè)以上。單片機(jī)2個(gè)獨(dú)立引腳分別與PL和CP相連，最后一個(gè)74HC165的輸出引腳Q7和單片機(jī)的一個(gè)輸入引腳相連，輸入只需要3個(gè)引腳就可以了。

輸出可以采用74HC595，74HC595具有8位移位寄存器和一個(gè)存儲(chǔ)器，三態(tài)輸出功能。 移位寄存器和存儲(chǔ)器有相互獨(dú)立的時(shí)鐘。74HC595是串入并出帶有鎖存功能移位寄存器，在正常使用時(shí)ST_CP為低電平，OE為低電平。從DS每輸入一位數(shù)據(jù)，串行輸入時(shí)鐘SH_ CP上升沿有效一次，直到所有數(shù)據(jù)輸入完畢后，控制輸出時(shí)鐘ST_CP上升沿有效一次，此時(shí)，輸入的數(shù)據(jù)就被送到了輸出端?？梢酝ㄟ^(guò)單片機(jī)的引腳控制相應(yīng)的移位和輸出。對(duì)于輸出，分別使用四個(gè)引腳作為74HC595芯片的CE腳、OE腳、ST_CP腳、SH_CP腳四引腳的控制。這樣對(duì)于單片機(jī)只需要7個(gè)引腳就可以完成輸入輸出的控制。

圖1　裝置組成框圖

程序的編寫(xiě)與調(diào)試

本設(shè)計(jì)在實(shí)際當(dāng)中，采用keil編程工具，整個(gè)程序的編寫(xiě)過(guò)程描述如下，實(shí)際設(shè)計(jì)中，輸入采用8片74HC165，輸出也采用8片74HC595，對(duì)于輸入，8片74HC165的CP和PL腳全部相連，CE腳全部接GND，D0至D7引腳接線(xiàn)束，線(xiàn)束的另一端接公共端。當(dāng)沒(méi)有導(dǎo)線(xiàn)連通時(shí)，對(duì)于每一個(gè)芯片D0至D7輸入為高電平，當(dāng)有導(dǎo)線(xiàn)接通時(shí)，呈現(xiàn)低電平。當(dāng)插接好導(dǎo)線(xiàn)，開(kāi)始測(cè)試時(shí)，PL置低電平，先將D0至D7讀入到74HC165內(nèi)部寄存器中，然后PL置高電平并保持，8片74HC165在CP的控制下進(jìn)行移位，通過(guò)和與Q7相連的引腳讀取每一位信息。輸出主要是根據(jù)輸入的結(jié)果，寫(xiě)入74HC595，程序的邏輯簡(jiǎn)要描述如下：

WaitStartKeyDown（） //等待開(kāi)始測(cè)試信號(hào)LockInputData（） //鎖定輸入數(shù)據(jù)

ReadInputData（） //將數(shù)據(jù)讀入單片機(jī)

if 讀入數(shù)據(jù)為高電平==TRUE

SetOutputData（1） //設(shè)置對(duì)應(yīng)通道輸出不合格else

SetOutputData（0） //設(shè)置對(duì)應(yīng)通道輸出合格WriteOutputData（） //將輸出數(shù)據(jù)寫(xiě)入74HC595

EnableOutputData（） //輸出結(jié)果，點(diǎn)亮指示燈。

另外在設(shè)計(jì)PCB板時(shí)要對(duì)每個(gè)集成芯片加入濾波電容，適當(dāng)增加接地線(xiàn)和電源線(xiàn)的寬度，單片機(jī)控制器可以使用ARM或者C51單片機(jī)，按照前面描述的邏輯進(jìn)行編寫(xiě)，下載到單片機(jī)中，測(cè)試程序運(yùn)行是否穩(wěn)定，符合邏輯。

結(jié)語(yǔ)

上述設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線(xiàn)完整性的測(cè)試，原理簡(jiǎn)單，測(cè)試結(jié)查顯示直觀(guān)，使用和維護(hù)都比較方便。通過(guò)檢測(cè)可以提高生產(chǎn)線(xiàn)束的質(zhì)量。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.24.019