某型工程车多功能检测仪的硬件设计

　　某型工程车电路故障率较高,不易维护,且当前尚没有与该型工程车相配套的故障检测与诊断系统,对该型工程车电路的检修全靠维修人员的经验,误判率较高,费时费力,有些故障单凭经验难以发现。当工程车在执行施工任务时,一旦电路系统发生故障,难以得到及时修复。

　　设计的自动检测仪能较好地解决上述问题。检测仪采用MCS51系列单片机与可编程逻辑器件(CPLD)相结合的方式,不仅能及时高效地判定工程车电路系统中存在的故障,而且大大简化了硬件电路。设计的检测仪是一个集检测、诊断(专家系统)、代用于一体的多功能综合检测设备。其主要功能有:检测、判断某型工程车电路系统故障并显示故障原因,指导维修人员进行故障排除;在施工过程中发生故障难以修复的情况下,可代替故障部分的工作。

　　1　系统特点

　　系统具有以下特点:

　　1)有较大的升级扩展空间。采用MCS51系列单片机与可编程逻辑器件(CPLD)相结合的方式,不仅能及时高效地判定电路系统中的故障、大大简化了硬件电路,而且还充分考虑到了系统的可扩展性,可对检测仪进行升级。在对CPU软件系统升级后,可建立故障规则数据库,用以储存相关故障信息,为维修人员提供更加详细和完备的故障信息和排障指导。

　　2)轻便易用、便于操作。系统采用嵌入式实时系统,结构合理,体积小,重量轻,便于携带、安装连接和使用。

　　3)具有代用功能。当电路系统出现故障而暂时无法修复时,检测仪可代替故障器件进行工作。

　　4)安全性高。检测仪直接采用工程车蓄电池的+24V电源,无需任何形式的外接电源。同时,利用二极管和继电器自动切换的方式对检测部分和代用部分的电源进行自动切换和互锁,保证了这两个系统的独立性和安全。

　　5)价格低廉。系统采用市场上常见的MCS51系列单片机,该种单片机技术成熟,价格低廉,大大降低了本系统的制作成本。

　　2　系统硬件设计

　　1)检测仪的工作原理及过程。键盘(检测仪工作面板)操作信号传入单片机,由单片机处理后将该操作送往显示屏显示,同时发出采集信号指令。该指令送入可编程逻辑器件(CPLD),由可编程逻辑器件(CPLD)进行总线信号的锁存、地址的译码和控制信号的缓冲,然后通过数字量接口(或模拟量接口)对工程车电控系统进行信号采集。采集到的信号经数字量接口(或模拟量接口)、CPLD送回单片机,由单片机进行处理后送显示屏显示。其原理图如图1所示。

　　2)检测仪的硬件组成。根据以上所述的工作原理,整个检测仪的硬件由控制电路、多路选择电路、A/D采样电路、状态显示电路、代用电路、用户接口电路、辅助电路等部分组成。硬件框图如图2所示。