船舶气象仪故障诊断系统的研制

　　0 引 言

　　船舶气象仪(以下简称气象仪)为船舶提供气象信息，是船舶上的重要设备[1]。当气象仪出现故障时需要能够快速恢复正常工作，以保证船舶的航行 安全。在其出现故障进行维修时需要首先判断故障类别及位置，如果故障判断不准确就更换模块可能会使故障扩大，对难以排除的故障则需要维修专家上船或随船维 修，这在航行或执行任务时难以实现。因此，气象仪的维修维护成为一个亟待解决的问题。

　　针对上述问题，本文研制出船舶气象仪故障诊断系统(以下简称故障诊断系统)，利用该故障诊断系统可实现气象仪的综合仿真和故障诊断。样机使用试 验结果表明该气象仪可极大地提高测试维修的工作效率，缩短了气象仪的维修时间，增强了气象仪的使用效率，对船舶的航行安全及其推广应用将起到十分重要的作 用，同时该故障诊断系统也可用于船舶气象仪的使用教学培训。

　　1 硬件电路设计

　　1.1 总体结构[2]

　　故障诊断系统组成框图，如图1所示，由主仪器和检测模块及接口转换模块组成，检测模块包括检测主机模块和检测传感器模块。主仪器模块完成检测任 务确定、人机交互、检测结果显示等功能;检测主机模块仿真传感器，根据主仪器给定的气象仪型号、传感器型号仿真输出相应的传感器信号，实现对气象仪主机的 检测和故障诊断，并将检测和诊断结果返回给主仪器实现结果显示;检测传感器模块仿真气象仪主机，根据主仪器的给定采集不同接口类型和信号形式的传感器信 号，实现对传感器的检测和故障诊断，并将检测和诊断结果返回给主仪器模块实现结果显示;接口转换模块实现各种类型的信号、接插件的转换。

　　1.2 主仪器电路

　　故障诊断系统主仪器是故障诊断系统的控制核心，提供人机交互界面和操作按键，响应用户的操作命令并显示检测信息，其硬件组成框图，如图2所示，由AVR单片机系统、数据存储单元、CAN总线收发器等电路组成。

　　AVR单片机采用CMOS技术和RISC架构，实现了高速，低功耗和休眠功能，使AVR单片机具有高速、低功耗、高可靠性的特点。AVR系列单 片机中的AT90CAN128，内部集成CAN控制器，能够方便的实现CAN总线接口。为完成故障诊断系统故障诊断模型，实现其智能化诊断功能，故障诊断 系统主仪器及两个检测模块硬件设计中都采用AT90CAN128为核心处理器构建为嵌入式系统，主仪器和检测模块通过CAN总线进行通信。

　　1.3 检测主机模块电路

　　检测主机模块硬件由AVR单片机系统及其相应的传感器信号仿真电路、通信仿真电路组成。