智能型电缆测试系统的设计与实现
智能型电缆测试系统采用单片机和工控机相结合的方案实现了1 536个测试点之问导通和绝缘关系的测试。详细说明了基于单片机的硬件电路设计原理和工程应用方案。经实际测试，电缆测试系统达到了设计要求，大幅度提高了洲试的效率和准确性。
0 引言
随着航空设备自动化程度的不断提高，多芯电缆越来越多地得到了应用，电缆的性能也很大程度地影响着设备的正常工作。由于多芯电缆芯数增多，其互联关系也变得更复杂，这就要求电缆测试设备具备更多的测试点数。传统的手动测试方法费时费力，准确性差，已经不能满足工程化，批量生产的需要。本文提出了一种针对航空多芯电缆故障检测的新方案，并阐述了系统构成和测试原理。
1 测试系统构成
电缆测试系统主要由工控机系统，单片机系统和继电器阵列三部分构成。其中工控机负责人机交互和数据处理，单片机系统控制硬件电路完成相应动作，继电器阵列负责响应译码电路的请求将外部电缆接入测试系统。单片机和工控机通过USB进行通信。如图1所示。
其中：硬件电路系统选用AT
工控机选用研华的IPC-610工业控制计算机作为终端，负责人机交互和数据交换。电缆测试系统的软件主要由人机界面和数据处理部分构成，人机界面将操作者输入的信息转化成相应的命令，控制单片机进行不同的操作;数据处理部分对测试数据进行比对和修正后，建立测试数据及其端口信息的数据库，最终生成被测设备端口的导通和绝缘关系，并提供显示和打印等功能。
继电器阵列由3168个继电器实现了1536个测试点之间的导通/绝缘测试和继电器组之间的隔离。1 536个测试点分布在12块单板上面，每块单板上面有128个测试点，单板内又分为16行，每行8列，即12×16×8=1 536。每一个测试点由两个继电器控制，分别是输入继电器(Kat)和输出继电器(Kab)。每块单板对应外部的一个128芯的航空插头，负责和被测产品的连接。其原理如图2所示。
2 测试系统的原理
电缆测试系统硬件部分以单片机为控制核心，主要分为导通测试电路，绝缘测试电路和继电器译码电路三大部分，各部分工作原理如下所述。
2.1 导通测试部分
由于导通电阻很小，一般为欧姆级，容易受到外界干扰的影响，惠斯登电桥的两臂同时对电源的微小变化做出反应，将输出信号送入差分放大器，从而消除了共模干扰，可以提高测试的准确性。其原理如图3所示。
在图3中：R1，R2和R3组成基准电路;R4，R5和Rx串联起来组成主测试回路。当待测电阻Rx为零时，调整R1使电桥处于平衡状态，即U1=U2，电路输出约为零，同时产生基准比较电压U1。在电路正常工作情况下，Rx串联进入电路后，电桥的平衡被打破，U2变小，U1和U2经过运放OP497的隔离后送入差分放大器INA145进行放大，放大后的电压信号送入12位精度的MAX197进行采样。
2.2 绝缘测试部分
对于绝缘测试电路而言，由于输入测试电压为500～1 000 V，对干扰不太敏感，所以绝缘测试电路采用相对简单的电阻分压法来实现。
在图4中：Rx为被测两根导线间的绝缘电阻;Kat，Kab分别是Rx的输入控制继电器和输出控制继电器，由译码电路选通，二极管D1保护电源;R1，R2和R3组成分压测试电路，R4为限流电阻，C1为了滤除杂波的干扰，测试回路的分压值经运放后输入放大电路;MAX6176为高精度低噪声基准电源，经过分压电路和跟随器后为放大电路INA145提供基准比较电压，INA145把放大后的信号送给MAX197进行采样。
2.3 继电器译码电路
继电器译码电路的作用是在单片机的控制下将1 536个测试点中的某两个测试点接入相应的测试电路。比如译码电路选中测试点1的输入继电器Kat和测试点2的输出继电器Kab，外部的被测电缆通过这两个测试点接入相应的测试电路，从而实现了导通或者绝缘测试。为了实现这样的功能译码电路可以分为地址锁存电路，输入继电器译码电路和输出继电器译码电路。以输入地址锁存电路为例，其原理如图5，图6所示。
单片机P0口作为数据总线将地址信号送给锁存器74HC573，同时P2.4，P2.5，P2.6，P2.7驱动HC138译码器形成锁存有效信号，使地址信号锁存在74HC573，由于地址信号为11位，所以需要单机发送两次地址信息。
