徐　錚

摘要：針對汽車生產(chǎn)線線束測試問題的實際需求，根據(jù)對汽車線束檢測故障的分析，設(shè)計了一種使用8051單片機和PC機協(xié)同工作的汽車線束檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)中單片機部分主要負責信號的檢測與發(fā)送，PC機則負責信號的接收、分析及檢測結(jié)果的報告，二者有機結(jié)合，共同完成線束的檢測工作。

關(guān)鍵詞：汽車生產(chǎn)線；線束測試；檢測系統(tǒng)；8051單片機；PC機

中圖分類號：U467 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）15-0064-02

一、汽車線束簡介

汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，沒有線束也就不存在汽車電路。隨著人們對汽車安全性、舒適性、經(jīng)濟性和排放性要求的提高，汽車線束變得越來越復雜。在目前，不管是高級豪華汽車還是經(jīng)濟型普通汽車，線束構(gòu)成的形式基本上是一樣的，都是由電線、聯(lián)插件和包裹膠帶組成。目前國內(nèi)的線束測試手段還比較落后，傳統(tǒng)的現(xiàn)場檢測線束導通手段采用萬用表、蜂鳴器或指示燈用手工逐點搭接，觀察有否電、聲或光信號來判斷每條連接線的通斷。這樣進行導通檢測不僅速度慢、效率低，而且十分容易造成錯檢或漏檢，無法滿足當前線束生產(chǎn)和使用快速發(fā)展的要求。國際上先進的汽車線束檢測加質(zhì)量控制系統(tǒng)具有阻抗測試功能，但其價格較貴，很多小的線束生產(chǎn)廠家無法購買這樣的檢測設(shè)備。為了保證線束的質(zhì)量和可靠性，該汽車線束檢測系統(tǒng)的研制開發(fā)有著尤為重要的意義。目前國內(nèi)汽車領(lǐng)域自主開發(fā)的線束檢測系統(tǒng)還基本處于空白。筆者通過對線束檢測問題的實際情況的分析，提出了一種線束檢測理論和方法，并把微機和單片機相結(jié)合，設(shè)計出一種汽車線束檢測系統(tǒng)。

二、線束檢測系統(tǒng)的設(shè)計

（一）線束故障種類

汽車線束素有汽車神經(jīng)之稱， 是對汽車進行電信號控制的載體。汽車線束要能保證汽車在各種惡劣環(huán)境和行駛條件下的更高的安全可靠性， 這就為汽車線束的技術(shù)發(fā)展提出了更高的要求。

無故障的線束應該是每條線均導通且沒有錯位、短路現(xiàn)象，然而在制造過程中，線束有可能出現(xiàn)3種故障：開路（斷路）；錯位（接入線與接出線排列錯誤）；短路（線與線有短路或絕緣性能不佳）。根據(jù)對線束的故障分析，建立了無故障線束模型和3種汽車線束的故障模型。

1．無故障模型。無故障的線束應該是根端輸入與葉端輸出完全一致。

2．存在開路節(jié)點。存在開路的導線，根端輸入高電平信號，葉端無響應。

3．存在錯位節(jié)點。存在錯位結(jié)點的導線是成對出現(xiàn)的，雖然根端輸入高電平信號，葉端有響應，但是如果用矩陣來描述響應信號，將引起矩陣排列異常。

4．存在內(nèi)部短路。存在內(nèi)部短路節(jié)點的導線是成對或多個出現(xiàn)的，雖然根端輸入高電平信號，葉端有響應，但是如果用矩陣來描述響應信號，亦將引起矩陣排列異常。

通過上述描述可知，僅僅檢測根端和葉端的響應信號（電平）是不能檢查出線束的所有故障的。如果用響應矩陣來描述，則比較容易比較出線束的具體故障。

（二）線束檢測系統(tǒng)的硬件組成

本檢測系統(tǒng)分為兩部分：通斷檢測和絕緣電阻檢測。通斷檢測可以測試線束的開路、短路、多接、錯接和接觸不良；絕緣電阻檢測可以測出各線束間、各線束于連接器外科的絕緣程度。線束檢測時，應立即顯示檢測線的編號和檢測的結(jié)果，以便操作人員及時發(fā)現(xiàn)和排除故障。為實現(xiàn)上述功能，采用以下檢測方法，在開關(guān)K1，K2閉合到2的情況下，通過單片機自動編碼并輸出，經(jīng)過處理后對多路開關(guān)S1，S2進行選通控制，即將多選開關(guān)的S1的一組選通，這樣被選通的線束就通過開關(guān)與10V電源相連。通過控制另一組多選開關(guān)S2，則可以逐次控制線束與地相連。測試時，我們通過A/D轉(zhuǎn)換將開關(guān)K1-2與電源連接處的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再將數(shù)據(jù)送到單片機處理。如果S1與S2選的是同一線束，則采樣的信號為低電平時線束導通，高電平時斷路；如果電平時高時低，則線束接觸不良；如S1與S2選的是不同線束，則采樣的信號為低電平時線束短路，高電平時正常。單片機逐一測試各線束間的關(guān)系，將測試的結(jié)果送到計算機顯示。

系統(tǒng)和硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。8051單片機發(fā)出16位數(shù)據(jù)總線，經(jīng)地址譯碼器擴展為64位地址總線（所以，目前本系統(tǒng)的最大測試能力為64根導線的線束），待測線束接入擴展數(shù)據(jù)總線，在接口中間有一個三態(tài)門，用以分辨地址信號和數(shù)據(jù)信號，數(shù)據(jù)鎖存器用以鎖存64位數(shù)據(jù)。8051單片機通過串行接口與PC機相連，串行接口工作于模式1，定時器工作于模式2，系統(tǒng)波特率為9600bps。

（三）線束系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的軟件分為2個部分：一部分是存放在8051單片機的測試程序（其用途是獲取線束測試數(shù)據(jù)并把測試數(shù)據(jù)通過串行方式發(fā)送到微機）；一部分是存放在PC機上的用戶端的分析程序（其用途是接受單片機發(fā)送來的數(shù)據(jù)，與存放在數(shù)據(jù)庫的標準數(shù)據(jù)進行比較并判斷故障點，顯示測試結(jié)果）。

系統(tǒng)的測試流程是這樣的：①待測線束接入接口槽，啟動單片機，單片機進入等待PC機傳送測試指令狀態(tài)→②PC機發(fā)送開始測試指令→③啟動單片機測試主程序→④測試主程序逐一測試每條導線并發(fā)送每條導線測試結(jié)果至PC機分析程序→⑤PC機分析程序?qū)纹瑱C發(fā)送來的數(shù)據(jù)與線束數(shù)據(jù)庫中的定義相比較→⑥PC機分析程序顯示或打印測試報告→⑦測試結(jié)束或進行下一線束測試。在進行第④步線束的每條導線的測試時，測試主程序的主要職能是對當前導線進行測試并向PC機分析程序發(fā)送該導線的測試結(jié)果，數(shù)據(jù)量根據(jù)導線間存在問題的多少而定。如果存在開路節(jié)點，則發(fā)送4個字節(jié)的數(shù)據(jù)，如果存在X個短路節(jié)點，則發(fā)送4+X個字節(jié)的數(shù)據(jù)。

根據(jù)系統(tǒng)的測試流程，我們設(shè)計了以下幾個程序模塊：

1．測試等待程序。系統(tǒng)啟動后，進入測試等待程序，單片機等待PC機傳來的測試指令。

2．測試主程序（存放在單片機存貯器中）。單片機接收到PC機傳來的測試指令后，首先測試接入的導線數(shù)，然后對每根導線逐一測試，并向PC機發(fā)送測試結(jié)果。測試結(jié)束后，向PC機發(fā)送測試結(jié)束字符，由PC機對測試數(shù)據(jù)進行分析。

3．分析程序（存放在PC機中）。分析程序把單片機傳送來的數(shù)據(jù)生成矩陣數(shù)據(jù)，與該種型號的無故障線束矩陣進行比較分析，并顯示測試結(jié)果。

本測試系統(tǒng)是一個開放數(shù)據(jù)的測試系統(tǒng)。系統(tǒng)缺省使用的是ACCESS數(shù)據(jù)庫。但由于使用了ODBC技術(shù)與數(shù)據(jù)源連接，用戶可以使用自己適用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如：SQL Server、Paradox等）。用戶對線束的定義存放在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫中有一個數(shù)據(jù)表專門存貯線束的導線定義數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表包括線束名稱、線束代碼、導線、根節(jié)點、葉節(jié)點共5個數(shù)據(jù)域，表中每一條記錄定義一根導線。本測試系統(tǒng)使用時間越長，用戶在數(shù)據(jù)庫中對線束的定義種類越多，系統(tǒng)的測試能力越來越強。

三、結(jié)論

本系統(tǒng)是針對汽車生產(chǎn)線上線束測試問題而開發(fā)的，測試系統(tǒng)的應用控制了線束生產(chǎn)的一致性，降低了線束產(chǎn)品的次品率，降低了線束測試的勞動強度，提高了線束測試的準確性。

隨著汽車功能的增加，電子控制技術(shù)的普遍應用，再加上人們對汽車的安全性、舒適性和經(jīng)濟性的要求越來越高，汽車上的電器配置、電器功能也越來越多；電氣元件越來越多，電線也會越來越多；連接各個電器件的線束也越來越復雜而且汽車線束也就變得越粗越重。因此先進的汽車就引入了總線配置采用多路傳輸系統(tǒng)。與傳統(tǒng)線束比較多路傳輸裝置大大減少了導線及接插件數(shù)目，使布線更為簡易。

參考文獻

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作者簡介：徐錚（1980－），男，廣西柳州人，上汽通用五菱汽車股份有限公司助理工程師，研究方向：汽車電子。