前言： 很多控制系統是由單片機等組合而成，而微機控制系統能否正常運行則由諸多因素決定，其中包括來自外部的各種干擾及系統本身品質等方面的原因。對于系統的各種外部干擾，采用相應的抗干擾措施，基本上可以克服，而系統自身由于各種芯片、電子元件、電路板等出現的誤差，就會影響整個系統品質。因此，為了提高硬件可靠性，采取硬件故障診斷措施及時診斷硬件故障類型，使系統能及時采取措施保證系統正常運行就顯得非常必要。 1　系統的硬件構成 　　 該系統的核心是由8098單片微型計算機構成，主要完成電液位置伺服控制，系統框圖如圖1所示。 為滿足控制性能和可靠性的要求，提高系統的抗干擾能力，單片機與輸入／輸出通道之間均采取了嚴格的隔離措施。在輸入通道中采用了雙線采樣、儀表放大器（AD624）差動輸入、線性隔離放大器（AD202）隔離放大和4個有源濾波等措施，有效地抑制了外部干擾。控制器的控制量輸出采用高精度的高速輸出HSO.0來獲得PWM輸出，經光電耦合，再經有源濾波器獲得直流控制電壓，送往伺服放大器，最終達到對被控對象的控制。 2　故障診斷過程的實施 　　 系統中設置有CPU、程序執行、RAM、EPROM、輸入／輸出通道、伺服放大器等故障診斷功能。在CPU無故障的前提下系統故障測試框圖見圖2。 2.1　CPU故障診斷 CPU程序執行故障診斷是利用單片機本身提供的信號和功能，配以簡單電路組成故障診斷系統對其進行檢測。 　　 CPU工作正常與否直接由硬件故障診斷模塊對芯片的信號進行監視。在CPU工作正常時，不斷交替進行讀寫操作，該信號呈現出高低電平的交替變化。無電平變化，則CPU工作異常，此時診斷模塊輸出故障信號。 　　 程序執行故障由軟故障診斷模塊來檢測CPU芯片的RESET信號的變化。在正常工作時，該信號處于高電平，只有在上電復位、溢出、指令RST復位的情況下，該信號方被鉗位到低電平。在系統中設置了特征標志，以區別正常復位和故障復位。其方法是：通過特征標志發現是正常復位，則清除記錄數據；發現是故障復位，則保留記錄數據，數據達N次后，軟故障診斷模塊輸出故障信號。 2.2　輸入通道故障診斷 　　 模擬輸入信號的A／D通道是分時多路開關，采用多路開關（4052）來選擇模擬輸入信號。所有的模擬輸入信號共享8098單片機內的A／D轉換器[1>。模擬輸入通道故障包括A／D轉換器故障、隔離放大器故障、差分放大器故障和多路開關故障。如果對這些故障一一檢測會使硬件增加較多，系統變得十分復雜。為避免系統過于復雜，對整個輸入通道實行統一測試。測試方法是在輸入通道的最前端，即多路開關的輸入端加2個特殊的信號（5V、0V），通過對這2個特殊情況轉換結果的測試，判斷模擬輸入通道是否正常，測試框圖見圖3。RAM、EPROM故障診斷用軟件完成[2>。 2.3　位置傳感器故障檢測 　　 如果電位器出現短路、斷路故障或與之相連的連接線出現短路、斷路，系統將不能正常工作，因此對此故障實施實時診斷是十分必要的。 　　 按照電位器具體的安裝工藝，在線路和電位器正常時，電位器的輸出電壓不可能出現0V和5V這2個電壓等級。只有在電位器和連線出現故障時，才會產生0V和5V這2個電壓等級。如果在工作中，在輸入通道無故障的情況下，測得輸入電壓為0V或5V，就說明出現了傳感器故障。當發現故障時，就可以采取必要的措施及時維修。測試框圖見圖4。 2.4　輸出通道和伺服放大器故障診斷 　　 輸出通道和伺服放大器出現故障將導致比例閥的損壞，故要設計輸出通道和伺服放大器故障診斷電路。具體設計方案如下： 　　 模擬輸出信號由8098的高速輸出（HSO.0）端輸出，輸出通道和伺服放大器的電氣參數調整好后，HSO.0的每一輸出值對應一基本固定的負載電流。當HSO.0以一定占空比輸出時，通過測量通道檢測負載電流是否在相應的范圍內，若不在范圍之內，說明模擬輸出通道或伺服放大器出現故障，測試框圖見圖5。 文中設計的診斷系統已于1996年用于電爐煉鋼電液位置伺服控制系統硬件故障診斷系統中，具有一定的準確性、可靠性，有推廣價值。 參考文獻 1　李哲英，肖海橋，余文龍單片機原理及應用北京：清華大學出版社，199575～76 2　周航慈單片機應用程序設計北京：北京航空航天大學出版社，199256～60