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2 故障诊断仪总体设计
2.1 总体组成框图
故障诊断仪通过产生待测电路板的激励信号，通过分析输出信号来判断待测电路板的故障原因，并定位故障且完成数据存储。故障诊断仪的组成框图如图2.1.1所示，主要由信号产生单元（包括通信接口和检测接口）、多通道数据采集单元、电源单元、显控单元、诊断软件等模块构成。
故障诊断平台可产生9种待测电路板正常工作时所需的激励信号，在诊断软件的自动化控制和管理下，实现不同类型电路板的故障诊断，并给出故障电路板的相关可靠信息，为工业控制设备的文修提供依据。
图2.1.1 电路板故障诊断仪组成框图
本章将从信号产生模块、电源模块、数据采集模块和显示控制模块四个主要模块对故障诊断仪硬件组成进行详细介绍。
2.2 分模块功能
2.2.1 信号产生模块
由信号产生模块产生的多种待测电路板的激励信号、控制信号，经由模拟开关的切换，将待测电路板的多路输出信号匹配到数据采集卡的模拟信号输入端，所采集的信号受到终端软件部分的控制。信号产生单元与显控单元之间的数据传递采用以太网接口与串行接口。
电路板检测接口提供各种待测板的接口、且具有防误插功能。对待测板配置独立的电源开关，在故障诊断仪通电之前，该电源开关处于切断状态。由测试人员在主控软件的提示下手动操作，从而控制待测板电源的状态。
信号产生单元采用ARM和FPGA协同工作的模式，以AT91SAM9G20和EP3C25作为主处理器，两路高速DAC采用14位DAC（AD9744），双路串行DAC可以产生6路控制电压，实现供电电源为+12V、+5V和－5V，信号产生单元输入输出的数字信号均为5V CMOS/TTL电平。信号产生单元硬件电路框图如图2.3.1所示。
图2.2.1 信号产生单元硬件电路组成框图
其主要技术和指标如下：
（1）网络接口：100Mb/s，全双工，支持TCP/IP协议；
（2）串行接口：1个RS232接口，1个RS485接口，1个RS485转接接口，波特率最高115200B，数据位8位，停止位1位，校验位无；
（3）IIC总线：连接信号处理器、主控制器、码产生器、方位控制板插座，经开关控制连接6片PCF8574；
（4）高速DAC：2路，位数为14位，最大采样速率210 MSP；
（5）串行DAC：6路，串行控制接口SPI；
（6）输入输出数字信号电平标准：5V CMOS/TTL电平；
（7）检测插座：为9种电路板提供检测插座；
（8）激励信号：为9种电路板诊断提供电源和激励信号；
（9）检测信号：被测信号通过信号诊断钩引入信号产生单元，一部分由FPGA或ARM检测，一部分经模拟开关选通输出至数据采集器检测。
2.2.2 电源模块
电源单元产生的电源可供信号产生单元和各种待测板使用，电源单元由AC-DC模块和DC-DC模块2个模块组成。
AC-DC模块将输入220V交流电转换为24V直流输出， AC-DC模块的主要技术指标如下：
输入电压 AC：180V～260V 频率：50Hz±10%
输出稳压值 DC：24V
输出最大稳流值 2A
纹波电压 ＜1%
效率 ＞80%