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WIFI網(wǎng)絡(luò)電子電路裝置設(shè)計論文
1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
系統(tǒng)由教師機(jī)和學(xué)生機(jī)利用WIFI網(wǎng)絡(luò)通訊組成。教師機(jī)負(fù)責(zé)向從機(jī)訓(xùn)練裝置發(fā)送故障指令，故障裝置接受到設(shè)置故障點(diǎn)指令為相應(yīng)的電路板設(shè)置故障。
2系統(tǒng)功能
�。�1）模式一是固定模式，設(shè)有一定數(shù)量的固定故障，所以學(xué)者可以選擇針對某一故障訓(xùn)練，有針對性的熟練某一知識點(diǎn)。（2）模式二是隨機(jī)模式，設(shè)有一定數(shù)量的隨機(jī)提供的故障點(diǎn)，難度相對提高，要對各個單元電路原理熟悉，以及熟練掌握故障檢修方法。（3）模式三是考核模式，此模式作為考核鑒定，是教師端通過WIFI網(wǎng)絡(luò)集中控制的，有電源管理、故障設(shè)置管理以及成績統(tǒng)計管理等功能。
3系統(tǒng)硬件設(shè)計
從機(jī)故障檢修裝置由無線模塊、MCU控制模塊、觸摸屏HMI模塊、繼電器控制模塊和單元電路板等模塊組成。
3.1 MCU控制模塊
MCU控制模塊主要包括單片機(jī)、WIFI接口、觸摸屏接口、ISP下載接口、擴(kuò)展接口及時鐘單元，具體如圖3所示。其中單片機(jī)選用AVR系列ATmega128L型，REST鍵為復(fù)位按鍵，采用低電平復(fù)位，電容C7與電阻R5組成上電復(fù)位電路；為了提高串行通信波特率的準(zhǔn)確度，時鐘電路采用11.0592MHz石英晶體與瓷片電容C8和C9組成時鐘振蕩電路；JP1為WIFI模塊接口，JP2為觸摸屏就扣，都與單片機(jī)UART接口直接相連，JP3為程序下載接口，支持ISP在線下載，JP4為擴(kuò)展接口，與擴(kuò)展接口相連。
3.2 繼電器控制模塊
I/O拓展采用串入并出的一般數(shù)字芯片，輸出的5951_A和B信號經(jīng)過光電隔離器供大電流負(fù)載芯片ULN2803驅(qū)動繼電器線圈。繼電器的常閉觸點(diǎn)接入單元電路板的支路中，正常情況下該路接通。當(dāng)繼電器線圈得電時觸點(diǎn)斷開，單元電路板出現(xiàn)開路故障，方便學(xué)生練習(xí)。
3.3 HMI模塊
迪文觸摸屏（簡要介紹下產(chǎn)品）通過RS-232串口接口和單片機(jī)連接，將3管腳和4管腳接到ATmega128L的串口1上，如圖3所示。當(dāng)用戶點(diǎn)擊觸摸屏?xí)r，觸摸屏將觸碰信息通過串行接口發(fā)送給單片機(jī)。
3.4 模塊電路
晶體管電子時間繼電器電路主要由整流電路、濾波及穩(wěn)壓電路、指示電路和延時觸發(fā)電路組成，如圖5所示。教師通過客戶端軟件電路圖5進(jìn)行設(shè)置故障以及監(jiān)控學(xué)員訓(xùn)練情況�？蛻舳它c(diǎn)擊對應(yīng)的“星”號可以完成設(shè)故，然后選擇訓(xùn)練模式，軟件后臺會自動同步觸摸屏與客戶端數(shù)據(jù)，以保持?jǐn)?shù)據(jù)的同步。在電路故障點(diǎn)連接繼電器的觸點(diǎn)采用臺階插孔代替了永久焊盤（圖中黑點(diǎn)部分）；所有繼電器結(jié)構(gòu)部分如下圖中文字（電磁繼電器），一個線圈驅(qū)動一個常閉點(diǎn)，沒有插接的時候電路是斷開的，其他所有“星”號的結(jié)構(gòu)和此相同，當(dāng)需要了解排查的狀況時，只需要點(diǎn)擊客戶端或者觸摸屏，控制器就會回傳數(shù)據(jù)到客戶端和觸摸屏，完成統(tǒng)一考評和單個考評。
4系統(tǒng)軟件設(shè)計
4.1 觸摸屏設(shè)計
故障檢修裝置的觸摸屏的畫面結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括用戶登陸、訓(xùn)練模式選擇和幫助模式三級頁面。屏幕用戶信息發(fā)送給單片機(jī)，經(jīng)WIFI網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到上位機(jī)中。當(dāng)用戶信息輸入完成后，系統(tǒng)進(jìn)入選擇模式的畫面，共有固定訓(xùn)練、隨機(jī)訓(xùn)練和考核三種模式。
4.2 程序流程設(shè)計
系統(tǒng)啟動開始上電復(fù)位，對各個模塊進(jìn)行初始化設(shè)置�？刂破飨虼诎l(fā)送握手?jǐn)?shù)據(jù)幀，確定觸摸屏和WIFI連接正常，進(jìn)入等待指令狀態(tài)。當(dāng)指令到達(dá)時，進(jìn)行指令校驗(yàn)，校驗(yàn)正確系統(tǒng)將進(jìn)行判別指令類型。針對不同的指令類型，系統(tǒng)可以進(jìn)行設(shè)置故障、和故障狀態(tài)檢測；在設(shè)置故障環(huán)節(jié)，將故障信息串行發(fā)送到I/0拓展模塊74LS595中，經(jīng)過驅(qū)動模塊吸合對應(yīng)的繼電器，達(dá)到設(shè)置故障點(diǎn)的效果；在每一次故障設(shè)置或者狀態(tài)檢測完畢后，客戶端與觸摸屏?xí)M(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以保證數(shù)據(jù)同步更新。
4.3 系統(tǒng)通訊協(xié)儀
由于被控對象的唯一性與主控端的多樣性。系統(tǒng)擬定了用于排故障系統(tǒng)的通訊協(xié)議，所有協(xié)議的數(shù)據(jù)校驗(yàn)格式：以兩個字節(jié)的幀開頭、以CRC校驗(yàn)的方式結(jié)尾、記錄數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)類型和主機(jī)編號等。CRC校驗(yàn)作為一種經(jīng)典的數(shù)據(jù)校驗(yàn)格式。為大多數(shù)系統(tǒng)通訊協(xié)議所采納，這也就意味著可以更好的兼容其他通信格式。為以后更好的二次開發(fā)提供了有理條件。
5結(jié)束語
通過系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試，故障檢修裝置實(shí)現(xiàn)了具有的功能，達(dá)到預(yù)期的控制效果。文章提出了以Atmega128單片機(jī)作為主控制器的硬件總體設(shè)計方案，對整體設(shè)計起到了相當(dāng)重要的作用。此外，本設(shè)計還對學(xué)校使用的排故訓(xùn)練系統(tǒng)和課程進(jìn)行相關(guān)研究，多方面改進(jìn)設(shè)計方案，從而提高故障檢修裝置的穩(wěn)定性、實(shí)用性和創(chuàng)新性。
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