梁宇鵬　劉源晶

摘 要：針對(duì)變電站內(nèi)10kV DSA繼電保護(hù)裝置的液晶面板易老化、更換成本高的問(wèn)題，本文研制了一種基于STM32的變電站保護(hù)裝置液晶面板測(cè)試調(diào)試儀。該液晶面板測(cè)試調(diào)試儀能有效定位被測(cè)液晶面板上的壞損元件，從而使得修復(fù)液晶面板變得簡(jiǎn)單可行，這將為面板插件的維護(hù)方式提供新的思路。

關(guān)鍵詞：液晶面板；測(cè)試調(diào)試裝置；STM32

中圖分類(lèi)號(hào)：TM464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

變電站內(nèi)繼電保護(hù)裝置的液晶面板是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的重要組成部分，然而由于頻繁使用，極易出現(xiàn)按鍵失靈、指示燈壞損、蜂鳴器老化，液晶屏花屏、黑屏等諸多問(wèn)題，且只要存在其中一種缺陷，就需將液晶面板整塊更換，維護(hù)成本極高；當(dāng)面對(duì)產(chǎn)品停產(chǎn)，備品缺失的情況，更是難以解決，嚴(yán)重妨礙了繼保、運(yùn)行人員的維護(hù)工作，危及電網(wǎng)安全。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出一種基于STM32芯片開(kāi)發(fā)的液晶面板測(cè)試調(diào)試裝置，該裝置能有效地檢測(cè)出變電站DSA系列保護(hù)測(cè)控裝置液晶面板的故障元件，指導(dǎo)維護(hù)人員修復(fù)液晶面板。該裝置還能承擔(dān)液晶面板再次投產(chǎn)的試運(yùn)工作，以確保液晶面板投入后能正常運(yùn)行。研制變電站液晶面板測(cè)試調(diào)試裝置，將能為面板插件的維護(hù)方式提供新思路。

1.設(shè)計(jì)要求

液晶面板基本是由液晶顯示模塊、指示燈模塊、按鍵模塊、蜂鳴器電路以及負(fù)責(zé)使能這幾個(gè)模塊的可編程邏輯芯片。開(kāi)發(fā)液晶面板測(cè)試調(diào)試裝置的目的，就是檢測(cè)這幾個(gè)模塊以及可編程邏輯芯片的功能是否正常。由于可編程邏輯芯片總控著所有模塊，所以必須先對(duì)邏輯芯片進(jìn)行測(cè)試。液晶面板測(cè)試調(diào)試裝置能實(shí)現(xiàn)邏輯芯片功能的單獨(dú)測(cè)試，并能顯示測(cè)試結(jié)果。確認(rèn)邏輯芯片功能正常后，應(yīng)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)其他模塊功能的實(shí)時(shí)測(cè)試，其中液晶顯示模塊的測(cè)試包括壞點(diǎn)測(cè)試和正常顯示功能測(cè)試；指示燈模塊能實(shí)現(xiàn)流水燈測(cè)試；按鍵模塊能實(shí)現(xiàn)仿真運(yùn)行測(cè)試；蜂鳴器電路能實(shí)現(xiàn)按鍵觸發(fā)測(cè)試。

2.硬件設(shè)計(jì)

如圖1所示，是液晶面板測(cè)試調(diào)試裝置的硬件框圖，框圖中包括電源模塊、可編程邏輯芯片的測(cè)試回路、液晶顯示模塊，LED顯示模塊、數(shù)碼管顯示模塊，以及向被測(cè)芯片發(fā)送和接收信息的接口模塊。該項(xiàng)目采用STM32芯片作為主控制器，其最高工作頻率可高達(dá)72MH，完全滿足實(shí)時(shí)性要求，其擁有豐富的外設(shè)和多達(dá)80個(gè)快速I(mǎi)O口，滿足本次設(shè)計(jì)對(duì)IO口的數(shù)量需求。

電源模塊共輸出3路電壓，+5V、+3.3V及-12V，分別為鎖存器，主芯片電路及液晶模塊負(fù)壓提供電壓。對(duì)面板上的可編程邏輯芯片進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試時(shí)，應(yīng)該屏蔽其他測(cè)試功能。由STM32芯片向邏輯芯片發(fā)送所有可能的指令集，再通過(guò)鎖存器把芯片的輸出結(jié)果反饋回主芯片，通過(guò)程序?qū)Ρ龋@示測(cè)試結(jié)果。

由于可編程邏輯芯片總控著所有模塊，所以必須先對(duì)邏輯芯片進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)測(cè)試儀向邏輯芯片發(fā)送其輸入端的所有指令集，并檢測(cè)每種輸入對(duì)應(yīng)輸出結(jié)果的正誤，確認(rèn)所有結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤后才進(jìn)行其他模塊的測(cè)試。

通過(guò)向面板和測(cè)試調(diào)試裝置發(fā)送相同的顯示數(shù)據(jù)，完成液晶模塊的壞點(diǎn)測(cè)試和正常顯示測(cè)試。按鍵模塊的測(cè)試是通過(guò)實(shí)時(shí)定位采集按鍵次數(shù)，并通過(guò)數(shù)碼管顯示按鍵編號(hào)和按鍵次數(shù)，若顯示結(jié)果與實(shí)際相符，則通過(guò)測(cè)試，反之，則考慮更換元件。蜂鳴器回路的測(cè)試是通過(guò)測(cè)試調(diào)試儀上的制定按鍵進(jìn)行觸發(fā)的，觸發(fā)后，蜂鳴器反應(yīng)正確則認(rèn)為元件完好，否則考慮更換回路中的元件。上述各模塊功能的實(shí)現(xiàn)可同時(shí)進(jìn)行，實(shí)時(shí)性非常強(qiáng)。

3.程序設(shè)計(jì)

如圖2所示，為該項(xiàng)目程序流程圖。在中斷子程序的流程圖中，中斷1用于面板指示燈和液晶顯示屏的測(cè)試；中斷2用于驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示按鍵編號(hào)和位置，或者顯示芯片測(cè)試結(jié)果；中斷3用于驅(qū)動(dòng)顯示屏顯示芯片測(cè)試結(jié)果，并實(shí)現(xiàn)結(jié)果可翻屏觀察。如圖3所示，是液晶面板測(cè)試調(diào)試裝置的實(shí)物圖，其中，按鍵1用于觸發(fā)蜂鳴器，功能撥鍵1用于功能選擇，若撥下，則選擇單獨(dú)測(cè)試芯片，否則，則進(jìn)行面板其他模塊的測(cè)試。如圖4、圖5所示為儀器對(duì)芯片進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試的結(jié)果，其中圖4為芯片完好時(shí)的測(cè)試結(jié)果，圖5為芯片受損時(shí)的測(cè)試結(jié)果

圖6所示為液晶面板其他模塊功能的測(cè)試實(shí)況圖，圖中同時(shí)進(jìn)行了液晶顯示模塊，流水燈測(cè)試以及按鍵模塊的測(cè)試，此時(shí)按下K5鍵1次，同時(shí)，可隨時(shí)測(cè)試蜂鳴器功能。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，液晶面板測(cè)試調(diào)試裝置可以實(shí)現(xiàn)面板上幾乎所有元件的測(cè)試，為變電站維護(hù)人員的維護(hù)提供了重要依據(jù)，并且測(cè)試簡(jiǎn)單可行，可以脫離保護(hù)裝置，避免測(cè)試過(guò)程中對(duì)運(yùn)行設(shè)備和人身造成其他損害，是解決面板插件備品停產(chǎn)，備品缺失等緊急情況的優(yōu)良設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

[1] STM32F103xCDE數(shù)據(jù)手冊(cè)[Z].意法半導(dǎo)體，2009.