劉建南

摘要：由于電路板起著優(yōu)化用電器布局和固定電路的批量生產(chǎn)等作用，因而其在電路系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。與此同時，其故障檢測也成為人們關注的重點。在早期，由于受我國技術(shù)水平的限制，在進行電路板故障檢測時更多的采用人工或投影儀查看的方法進行檢測，這種檢測方式勞動強度大、檢測效率低，隨著電路板精密化的趨勢，傳統(tǒng)的故障檢測方式已經(jīng)無法適應社會的需要，自動化檢測系統(tǒng)已經(jīng)成為電路板故障檢測的新需要。

關鍵詞：電路板故障；檢測診斷系統(tǒng)；設計與實現(xiàn)

當今社會電路板發(fā)揮的作用越來越大，人們對電路板故障檢測診斷系統(tǒng)也越來越重視，本文主要探討研究的就是電路板故障檢測診斷系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，在這里主要設計的是一種基于PCI總線的電路板故障自動診斷檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)建造成本低、速度快、適應性強，是一種通用的電路板故障檢測診斷系統(tǒng)。

1硬件系統(tǒng)的設計

本文所要設計的電路板故障檢測診斷系統(tǒng)主要有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個部分。首先，先來看一看其硬件系統(tǒng)。其硬件系統(tǒng)的設計主要包括三個方面，分別為數(shù)據(jù)采集卡的設計、矩陣電路開關的設計和電路板接口模塊的設計。

1.1數(shù)據(jù)采集卡的設計

在電路板故障檢測診斷系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是其進行診斷的一個重要依據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括靜態(tài)參數(shù)、直流電平參數(shù)和動態(tài)參數(shù)，通過對這些數(shù)據(jù)進行分析，可以有效地檢測出電路板上元器件的好壞。對于數(shù)據(jù)采集卡來說，其所采集的信號可以分為三種，分別是電平變換信號、數(shù)字信號和電源信號，除此之外，還有一些其他種類的信號，但是由于這三類是最主要的，所以，在這里就不對其他種類的信號進行具體的講解。而數(shù)據(jù)采集卡的主要功能就是采集上面所說的幾種信號，為了更好地對上述信號進行采集，就要根據(jù)實際情況挑選相應的數(shù)據(jù)采集卡，在進行數(shù)據(jù)采集卡的選擇時，需要選擇的項目有很多，包括其接口方式、接口協(xié)議處理器、輸入和輸出指標、輸入和輸出指標和采集卡處理器等。數(shù)據(jù)采集卡常見的接口方式有PCI、Compact PCI、CAN和PCMCIA等，本系統(tǒng)是基于PCI總線的，所以其接口方式和接口協(xié)議處理器等都是基于PCI的，輸入輸出指標有輸入輸出的模擬量精度和速率，為了提高其數(shù)據(jù)處理的速率，在該系統(tǒng)中使用了性價比比較高的FPGA采集卡處理器。

1.2矩陣開關電路的設計

對于電路板故障檢測系統(tǒng)來說，其矩陣開關電路是十分重要的一個內(nèi)容，是其內(nèi)部信息交換的重要樞紐。在矩陣開關電路中，比較重要的就是繼電器和主控芯片。繼電器是控制矩陣開關電路機械動作的核心部件，其對矩陣開關電路的相應時間有著直接的影響，所以，在進行矩陣電路開關設計時，要綜合各種情況選擇合適的繼電器。本系統(tǒng)在考慮了機械使用壽命、電壓承載能力、時間切換和適用性等各個方面之后，選擇了Tx2-DCSV信號繼電器，該繼電器據(jù)有較高性價比的信號繼電器，可以極大地提高矩陣開關電路設計的效率。對于矩陣開關電路的繼電器來說，除了要對其進行輸出控制，還要對其進行一些驅(qū)動操作，這就大大地增加了電路的復雜性，為了對其進行簡化，本系統(tǒng)使用了功率邏輯器件TPIC68595這一移位寄存器，該寄存器可以實現(xiàn)對信號繼電器的直接驅(qū)動，可以有效地簡化電路的復雜度。主控芯片是矩陣開關電路中的核心部件，是聯(lián)系電路中各個設備的橋梁，其質(zhì)量的好壞直接影響到整個線路的好壞，在綜合考慮了質(zhì)量、價格、適應性等方面之后，系統(tǒng)必須使用性價比比較高的中規(guī)模主控芯片。

1.3電路板接口模塊的設計

在早期進行電路板故障檢測時，往往采用人工的方式，導致漏檢率比較高，檢測效果比較低。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，人工檢測電路板故障已經(jīng)不能滿足社會的需要，電路板故障的自動檢測系統(tǒng)得到了較大的發(fā)展，在現(xiàn)如今的很多電路板故障檢測系統(tǒng)中，為了減少人工干預，提高檢測效率，電路板接口模塊中很多使用到了針床夾具。但是，由于針床夾具的適用性比較差，大大地降低了檢測系統(tǒng)的延伸性和通用性。為了避免這種問題，提高故障檢測系統(tǒng)的拓展新和適用性，在進行電路板接口模塊的設計時，本系統(tǒng)中使用了通用電路板接口模塊，其主要包括三個部分，分別為可移動偵探模塊、前端信號調(diào)理模塊和針床模塊。由于可移動偵探可以自由移動，因此其可以檢測到一些固定針床提取不到的原件信息，極大地提高了診斷系統(tǒng)的測試效率。

2軟件系統(tǒng)的設計

在設計好電路板故障檢測診斷系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)之后，接下來就是電路板故障檢測系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)。對于電路板故障檢測系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)來說，其主要包括的內(nèi)容有進行登錄、初始化板卡的參數(shù)配置、讀取測試文件、選擇測量類型、選擇矩陣開關通道、生成報表等，見圖2。對于軟件系統(tǒng)來說，不僅要將其設計出來，其后期的維護也是十分重要的，很多軟件都要進行改造升級。所以，在一開始進行設計的時候，就要考慮到這些方面，盡量的設計出便于維護、可移植性好和方便升級的軟件系統(tǒng)。比起其他的設計方式，模塊化設計具有相對獨立性、互換性和通用性等特點，所以為了達到上述效果，本系統(tǒng)的軟件主要使用了模塊化的設計方式，根據(jù)軟件系統(tǒng)包括幾大內(nèi)容將其分為幾個功能模塊，主要有用戶管理模塊、初始化模塊、測試文件模塊、選擇測量類型模塊、激勵類型自動選擇模塊和矩陣選擇模塊。本系統(tǒng)為了提高測試的速度和精確度，還設計了高速和深度測試兩種模式，在高速測試模式下，測試速度比較快，而深度測試就更加強調(diào)準確率了，根據(jù)不同的需求，用戶可以任意選擇這兩種測試模式。

3故障檢測系統(tǒng)性能測試

在設計好相應的電路板故障檢測診斷系統(tǒng)之后，并不能馬上知道該系統(tǒng)性能的好壞。所以，為了了解該系統(tǒng)的可用性和準確性等性能，還要對其該系統(tǒng)進行相應的測試，辨別其整體性能的好壞。為了對該系統(tǒng)的性能進行更精確的測試，在此采用了深度測試方法、傳統(tǒng)電路板測試方法和高速測試方法等方法對某一電阻兩端的電壓值進行了反復的測試。結(jié)果表明，雖然進行了反復多次的測試，但多次的測試結(jié)果之間誤差比較小，無明顯差異。由此看出，該系統(tǒng)的準確性比較高、穩(wěn)定性比較好，可靠性比較強，具有較高的測試覆蓋率。

4結(jié)論

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，電路板也得到越來越多的使用，故障檢測系統(tǒng)作為電路板故障檢測的重要內(nèi)容受到了人們的廣泛關注。本文主要設計了一種基于PCI總線的電路板故障自動診斷檢測系統(tǒng)。實驗數(shù)據(jù)表明，該故障檢測系統(tǒng)準確性、可靠性和穩(wěn)定性都比較好，可以有效地提高電路板故障檢測診斷效率。