單片機控制器的檢修方法
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  • 時間:2013-04-11
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(江蘇鹽城技師學院 電氣工程系 江蘇 鹽城 224002

[摘 要]:水泥行業單片機控制系統的控制器大部分為MCS-51系列單片機,可以通過自診斷程序檢測、萬用表檢測、用邏輯筆進行測試,從而保證了微機控制系統的正常工作。

[關鍵詞]MCS-51系列單片機 自診斷程序 萬用表 邏輯筆

一、MCS-51單片機的結構特點


圖片1

圖片1

1.1 MCS-51單片機的系統結構框圖

1、單片機內部主要包含下列幾個部件:

一個8CPU;

一個時鐘電路;

4Kbyte程序存儲器;

128byte數據存儲器;

兩個16位定時/計數器;

64Kbyte擴展總線控制電路;

四個8-bit并行I/O端口;

一個可編程串行接口;

五個中斷源,其中包括兩個優先級嵌套中斷。


MCS51系列單片機引腳圖及邏輯符號

2、單片機的特點

1)高集成度,體積小,高可靠性

單片機將各功能部件集成在一塊晶體芯片上,集成度很高,體積自然也是最小的。芯片本身是按工業測控環境要求設計的,內部布線很短,其抗工業噪音性能優于一般通用的CPU。單片機程序指令,常數及表格等固化在ROM中不易破壞,許多信號通道均在一個芯片內,故可靠性高。

2)控制功能強

為了滿足對對象的控制要求,單片機的指令系統均有極豐富的條件:分支轉移能力,I/O口的邏輯操作及位處理能力,非常適用于專門的控制功能。

3)低電壓,低功耗,便于生產便攜式產品

為了滿足廣泛使用于便攜式系統,許多單片機內的工作電壓僅為1.8V3.6V,而工作電流僅為數百微安。

4)易擴展

片內具有計算機正常運行所必需的部件。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳,很容易構成各種規模的計算機應用系統。

5)優異的性能價格比

單片機的性能極高。為了提高速度和運行效率,單片機已開始使用RISC流水線和DSP等技術。單片機的尋址能力也已突破64KB的限制,有的已可達到1MB16MB,片內的ROM容量可達62MB,RAM容量則可達2MB。由于單片機的廣泛使用,因而銷量極大,各大公司的商業競爭更使其價格十分低廉,其性能價格比極高。

二、單片機控制器的檢修

由于單片機有很多優點,廣泛使用在工業中,控制器容易損壞,控制器大部分為MCS-51系列單片機所構成,經過工廠的多年維修實踐經驗,總結了一套檢修方法,使用效果很好。

首先要充分利用單片機的自診斷程序,單片微機內某些部分電路一旦發生故障,LEDCRT將會顯示出來。如LED中不顯示自檢程序中的特定字符,也不顯示基本參數,而只顯示雜亂無章的段碼時,單片機最小系統(CPU、RAM、EPROM、地址鎖存器)極有可能發生故障。

其次是善于應用萬用表檢測單片微機內各關鍵點的電壓、電流、集成電路的在線、離線電阻,印刷線路之間的通斷等。

檢查電壓:單片機內的工作電壓一般為5V,超過或低于此值時,單片機將停止工作。同時還應檢查5V電壓是否送到各個集成芯片。

檢測電流:可快速判別單片機是否有明顯短、斷路現象,其方法類似檢修晶體管收音機。

檢測集成電路的在線、離線電阻、印刷線路之間的絕緣電阻與線路的通斷,前者主要用作判別線路及線路絕緣情況。單片機印刷板線路細而密,極易發生輕微漏電或線路斷路現象,故出現此類故障時極難檢查。

檢測脈沖:單片機內芯片之間的信號傳輸大都是以脈沖形式出現,故用邏輯筆測試脈沖信號在檢修單片機中具有重要意義。首先檢查CPU幾個特殊引腳的工作狀態,如晶振引腳是否有頻率信號,測復位引腳在復位鍵被按下是否有電平變化,數據線、地址線等是否有脈沖信號出現。運用此法可以測出故障發生在哪一個集成塊或某一引腳。

為了方便檢修,我們可以繪制一張集成電路參數測試表,在單片機正常使用時,測出各集成電路的在線電阻、電壓、脈沖信號的數據并裝訂成冊,檢修時將各種實測參數與正常數據相比較。在使用該表時,一定注明測試時的單片機工作狀態,如啟動狀態、運行狀態、報警狀態等,并注明萬用表型號和邏輯筆型號。

最后還可采用代換檢修法。單片機內部的集成電路芯片都很復雜,一般單位無專用儀器測試其性能好壞,但使用單位都有一臺好的備用單片機,可用此備用機來測試集成電路的好壞。方法是:在單片機出故障時,將故障機上的集成電路逐一調換到備用計算機上觀察其工作情況,如果備用計算機出故障,則一定是被檢測的集成電路內部嚴重短路而損傷備用計算機。此法不適用集成芯片被焊接的機種。

單片機控制器檢修后性能是否達到要求,往往要到生產現場去檢驗,這給生產和檢修都帶來極大不便。因此,應盡量配備單片機控制器的檢修校驗臺,而這類校驗臺的制作往往是比較簡單的,根據控制原理及單片機接口即可制作。

結束語

水泥行業通過單片機控制器的檢修,可有效地保證了生產線的正常工作,節約了成本,提高生產力。

參考文獻:

[1]陳汝全.《微機與單片機接口技術及應用》[M].成都電訊工程學院出版社.2003. 62-89.

[2]呂強.《電子技術基礎》[M]. 機械工業出版.2006.55-75.

[3]張志良,馬彪.《單片機原理與控制技術》[M].機械工業出版.2002.85-90.

[4]陳偉人.《單片微型計算機原理及應用》[M].清華大學出版社.2002.60-92.

 

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