用PIC单片机构建微波测距仪故障检测系统

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摘要： 设计了一种微波测距仪故障检测系统，利用PIC单片机技术对微波测距仪的电压、
电流及频率信号等进行数据采集和测试，建立了故障案例库，结合PC机实现了对微波测距仪的故
! a3 l/ o2 Y1 `' J3 u+ U+ Q7 w6 d- a4 B* w障自动诊断。对几种常用的微波测距仪进行了故障检测，结果表明，故障的诊断定位准确可靠。

" T' q1 h, t8 p7 O' Q2 F$ c& q& \$ f: G微波测距仪是采用相位法测量两点距离的精密
7 i3 d4 y0 J. x电子仪器⋯，主要用于大地测量、地形测量等工程测
  s( d# M5 \3 l- D3 `. d量。微波测距仪多工作在野外，恶劣的作业环境使
4 B& N  d* o. m1 q- {0 i仪器极易受损，其输出信号不正常也会影响到测量
的精度。因此研制一种对整机进行检测并给出常见
故障排除方法的故障检测系统具有实际意义。
本文设计研制的微波测距仪故障检测系统是采
( ~7 @3 m0 U5 F1 ^3 x. e用PIC单片机构建的，可对目前常用的几种微波测
- m8 @) F( f8 }, W距仪的电压、电流、频率等输出数据进行采集与管
理，通过PC机的软件程序分析数据，解决了微波测
距仪故障检测困难的问题，不仅能指出仪器的故障
2 }3 m; ^8 L3 T- L; Y位置，而且能就常见故障给出排除方法并指导维修。
' r, d1 q3 L/ h' ?/ b
该系统采用PIC单片机对微波测距仪的电压、
电流、频率等输出数据进行采集与管理，通过软件程
; Q7 p& X- o( K序分析数据，判断仪器的工作状态，若不正常则指出
. `& A, J+ n4 ]9 t% z' S故障并指导维修，为微波测距仪在野外作业提供了
" C( i, _! Y( D; |- L: y0 E有力的保障手段。
1 Z8 Z) n/ N! G0 O1 U% _( b" K1 总体结构
系统采用主从式计算机进行工作，其中主机采
& K5 K5 G( |: ^/ Q) C/ o用PC机进行人机对话，从机采用PICl6C73A型单片
机进行高速数据采集、存储和分析，主从机之间采用
3 l1 f' l- `" QRS232串行通信端13进行双向数据通信[2】。
6 p7 t3 J3 A( Z3 T  B, ?考虑微波测距仪的种类不同，其输出信号参数
不同，本系统开发接口扩展功能，以实现对不同参数
的数据采集，并采用单片机技术进行数据管理。系
统原理如图1所示。
8 s- u  U/ ]! W" }* H; T6 x; U2硬件设计
各种被检测的信号经过整形放大以及在带有
( T/ g+ N( O" b+ v  F
. y" |/ p' h0 h. M6 E7 `A／D转换功能的PICl6C73A型单片机内转换后变为
1 q3 x- r2 j& t5 h标准的数字信号，然后将数字信号通过单片机数据
采集、存储、分析，最后由PC机统．一处理，并通过显
  C  V3 H8 y$ f- X: }6 Y. N* o示屏幕给出最终结果。
+ S9 g( [" u9 u) O8 x  h1 V2．1电源电路
! h( y/ q! s. _* A现有微波测距仪有两种不同的供电方式，为使
6 W2 f1 o% A9 C8 q; o" j* P' o& n- x检测仪能在供给检测电路电源的同时，也给主机供
. H1 j( l! F( x$ g2 V! Z电，需输出两组直流电压，分别为12 V和6 V。故采
用两组AC／DC电源转换模块，一组为AC／DC 220／
12 V，另～组为AC／DC 220／6 V。
2．2信号采集电路
2．2．1 电压检测
. `8 o+ P: d) R% d被测的电压信号为直流电压，分别为12 V和6
+ ^: s9 ^% _, S9 G7 Z& jV。因此，设计电压信号的检测电路：将微波测距仪
7 [' Q" ?  X- |- Q5 s# d的电压信号整形再经A／D转换．由单片机按照串口
8 D0 V! B) t; G) kRS232协议送给Pc机，PC机根据软件判断电压信
3 R6 V. U  U; Y* @号是否正常。检测原理如图。

2．3 PIC单片机
系统采用PICl6C73A单片机来实现对各路采集信
/ b% ]- J+ P3 I& _" L号的提取、A／D转换、输出的功能。在该系统中，单片
0 y# n7 S$ k+ W机外接10 MHz的晶振，工作电压为3．6 V，此电压由电
源模块AC／DC 220／6 V通过MAX603转换提供，利用3
个带有A／D转换功能的I／O口作为信号采集端，分别
为AN3检测微波测距仪的工作电压，AN0检测微波测
距仪的工作电流，ANl检测微波测距仪的工作电流。
RB7端接有一个蜂鸣器，在开机的瞬间，蜂鸣器发出声
# V- n4 Q! L+ i% \2 R- @3 e. l; G2 X音，提示检测仪已准备好。Rx与TX为数据收发端，通
- y: d# U: n% U7 r. }# Q过程序控制保证处理的数据能与接口芯片正常通讯，
送至计算机显示检测结果∞J。
系统的核心检测功能由Pc机和单片机共同完成。
系统软件的程序主要以单片机的汇编软件为主。利用
串口中断响应的方式对主机(PC机)发来的命令进行响
+ E& _+ e" `* t2 s应并进入相应的服务程序怕J。单片机主程序流程图如
图5所示。中断服务程序完成各功能测试，如电压数
据量的采集、电流数据量的采集、频率数据量的采集
等。中断服务程序流程图如图6所示。


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