基于PC／104的故障檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文介紹了一種基于PC／104模塊的某高炮故障檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，該系統(tǒng)通過定時檢測PC／104IO口的信號狀態(tài)，利用故障樹的分析技術(shù)，分析了設(shè)備出現(xiàn)故障的原因，并指導(dǎo)檢測人員排除故障，從而提高排除故障的效率，節(jié)約了人力成本。本文著重介紹了該故障檢測系統(tǒng)的組成、工作原理及硬軟件設(shè)計(jì)。通過實(shí)際應(yīng)用證明，PC／104穩(wěn)定可靠，運(yùn)行良好。
關(guān)鍵詞：PC／104；故障檢測；故障樹

0 引言
    PC／104是一種嵌入式工業(yè)控制總線，類似與IsA總線，與通用的PC和PC／AT標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。PC／104的優(yōu)點(diǎn)主要有：
    (1)尺寸小，PC／104的板卡標(biāo)準(zhǔn)尺寸為90mmX96mm，使得PC／104模塊板成為了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的理想產(chǎn)品。
    (2)模塊可自由擴(kuò)展，PC／104模塊具有靈活的可擴(kuò)展性。可隨系統(tǒng)的需求而升級CPU的性能。因此增加系統(tǒng)的功能和性能只需通過改變相應(yīng)的模塊即可實(shí)現(xiàn)。
    (3)低功耗，4mA的總線驅(qū)動電流，即可使模塊正常工作。
    (4)堆棧式連接，這種結(jié)構(gòu)取消了主板和插槽，可以將所有的PC／104模塊板利用板上的疊裝總線插座連接起來。有效減小整個系統(tǒng)所占的空間。
    (5)豐富的軟件資源，與PC系統(tǒng)兼容的操作系統(tǒng)、開發(fā)工具、應(yīng)用軟件都可以運(yùn)行在PC／104系統(tǒng)中。這使得用戶可以利用PC系統(tǒng)豐富的軟件資源，從而降低軟件購買、學(xué)習(xí)、培訓(xùn)等方面的成本。
    基于上述優(yōu)點(diǎn)，該故障檢測系統(tǒng)采用了PC104模塊作為數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理的前端平臺，并配以ADT620 AD采集卡和CDT2000 IO采集卡，來實(shí)現(xiàn)采集和控制的功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
    本系統(tǒng)硬件平臺采用PC104嵌入式計(jì)算機(jī)，開放式的總線結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展我們所需的各種模塊，模擬量采集卡、數(shù)字量I／O采集卡滿足對故障檢測接口要求?？傮w方案如圖1所示。

    系統(tǒng)中的檢測適配器將待檢測設(shè)備的輸出信號(-24V一24V)轉(zhuǎn)換為在采集卡的測量范圍之內(nèi)的信號(-10V一10V)。故障檢測系統(tǒng)可實(shí)時檢測采集到的I／O信號和A／D信號。[!--empirenews.page--]
    本文的軟件平臺采用VC++6.0，vc++是Windows平臺上的C++編程環(huán)境。其作為一個主流的開發(fā)平臺一直深受編程愛好者的喜愛。VC++6.0提供了功能強(qiáng)大的MFC類庫(MierosoftFoundationClass)，MFC是一個很大的C++類層次結(jié)構(gòu)，其中封裝了大量的類及其函數(shù)，可以有效提高編程效率。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)硬件主要包括：高性能CPU SCM／LX3160、ADT620 A／D采集卡、CDT2000 I／O采集卡、S／D采集卡、IO英寸TFT液晶顯示器。其硬件構(gòu)成如圖2所示。

2．1 CPU主板采用盛博協(xié)同SCM／LX-3160
    SCM／LX-3160是盛博協(xié)同的一款高性能的“ALL IN ONE”PC／104 CPU模塊。SCM／LX-3160采用AMDGeode LX800 CPU，工作頻率高達(dá)500MHz，具有128KB一級高速緩存和128KB二級高速緩存。SCM／LX-3160與PC／AT標(biāo)準(zhǔn)完全兼容，并遵從PC／104標(biāo)準(zhǔn)。在IBM-PC上運(yùn)行的眾多軟件全部能在以SCM／LX-3160為基礎(chǔ)的系統(tǒng)中運(yùn)行。該模塊集成了PS／2鍵盤、PS／2鼠標(biāo)、CRT、IDE、USB 2．0、4串一并、2個10／100  BaseT以太網(wǎng)等接口，在極小空間里實(shí)現(xiàn)PC機(jī)幾乎所有的功能。其平板顯示接口、CF卡接口、串口多種形式選擇、看門狗功能等接口讓設(shè)計(jì)人員更方便的實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。
2．2 模擬量采集卡采用SEM／ADT-620模塊
    盛博協(xié)同的SEM／ADT-620與shengboSCM／LX-3160模塊系統(tǒng)構(gòu)成一個高性能的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，模塊的特點(diǎn)有：
    (1)八／十六個單端模擬輸入通道
    (2)12位，20微秒或10微秒A／D變換器
    (3)±5V，±10V或0到+10V模擬輸入量程
    (4)可用電阻配置增益
    (5)24通道基于TTL／CMOS 71055芯片的可編程數(shù)字量I／O
    (6)三個獨(dú)立的16位，10MHz定時器／計(jì)數(shù)器
    其12位的A／D、20微秒轉(zhuǎn)換速度、±10V的量程滿足我們的要求。
2．3 數(shù)字量I／O采集卡采用CDT2000模塊
    盛博協(xié)同的CDT2000數(shù)字量I／O模塊與shengboSCM／LX-3160模塊系統(tǒng)構(gòu)成一個高性能的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，模塊的特點(diǎn)
有：
    (1)48通道基于TTL／CMOS 71055的可編程數(shù)字量I／O，可以滿足設(shè)計(jì)需求。
    (2)四個中斷源經(jīng)組合可產(chǎn)生一個或兩個或三個或四個PC總線中斷。
    (3)在板提供RS-422與RS-232CC串行通訊接口轉(zhuǎn)換電路。
    (4)僅需+5VDC電源供電。[!--empirenews.page--]
2．4 S／D采集卡
    用于對旋轉(zhuǎn)變壓器、自整角機(jī)輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。
2．5 顯示器
    采用夏普的10英寸TFT液晶顯示器，型號為：LQ104S1DG21。

3 軟件設(shè)計(jì)方案
    采用WINDOWS 2000操作系統(tǒng)，利用VC++6．0集成開發(fā)環(huán)境，采用MFC中的對話框框架，運(yùn)用多模塊設(shè)計(jì)來完成對故障的實(shí)時檢測功能。其軟件模塊組成見圖3。

    受信儀模塊：檢測并顯示隨動系統(tǒng)方位角和高低角，判斷有無故障并定位。
    正弦機(jī)模塊：產(chǎn)生適應(yīng)于隨動系統(tǒng)的定位、調(diào)轉(zhuǎn)、12小時連續(xù)工作等動作規(guī)范，判斷有無故障并定位，可對隨動系統(tǒng)進(jìn)行測評。
    高低機(jī)模塊：檢測并顯示高低機(jī)的信號，判斷有無故障并定位。
    方位機(jī)模塊：檢測并顯示方位機(jī)的信號，判斷有無故障并定位。
    其軟件檢測結(jié)果顯示如圖4所示。

4 結(jié)束語
    故障檢測是一門與實(shí)踐結(jié)合非常緊密的學(xué)科。本文結(jié)合實(shí)際的工程實(shí)踐，根據(jù)客戶的實(shí)際應(yīng)用要求，基于PC／104模塊設(shè)計(jì)和完成了該故障檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有尺寸小、穩(wěn)定性高、實(shí)時性高、錯誤報(bào)告準(zhǔn)確性高、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，完全可以滿足客戶的要求。