WIFI網絡電子電路裝置設計論文

1系統結構設計

系統由教師機和學生機利用WIFI網絡通訊組成。教師機負責向從機訓練裝置發送故障指令，故障裝置接受到設置故障點指令爲相應的電路板設置故障。

2系統功能

（1）模式一是固定模式，設有一定數量的固定故障，所以學者可以選擇針對某一故障訓練，有針對性的熟練某一知識點。（2）模式二是隨機模式，設有一定數量的隨機提供的故障點，難度相對提高，要對各個單元電路原理熟悉，以及熟練掌握故障檢修方法。（3）模式三是考覈模式，此模式作爲考覈鑑定，是教師端通過WIFI網絡集中控制的，有電源管理、故障設置管理以及成績統計管理等功能。

3系統硬件設計

從機故障檢修裝置由無線模塊、MCU控制模塊、觸摸屏HMI模塊、繼電器控制模塊和單元電路板等模塊組成。

3.1 MCU控制模塊

MCU控制模塊主要包括單片機、WIFI接口、觸摸屏接口、ISP下載接口、擴展接口及時鐘單元，具體如圖3所示。其中單片機選用AVR系列ATmega128L型，REST鍵爲復位按鍵，採用低電平復位，電容C7與電阻R5組成上電覆位電路；爲了提高串行通信波特率的準確度，時鐘電路採用11.0592MHz石英晶體與瓷片電容C8和C9組成時鐘振盪電路；JP1爲WIFI模塊接口，JP2爲觸摸屏就扣，都與單片機UART接口直接相連，JP3爲程序下載接口，支持ISP在線下載，JP4爲擴展接口，與擴展接口相連。

3.2 繼電器控制模塊

I/O拓展采用串入並出的一般數字芯片，輸出的5951_A和B信號經過光電隔離器供大電流負載芯片ULN2803驅動繼電器線圈。繼電器的常閉觸點接入單元電路板的支路中，正常情況下該路接通。當繼電器線圈得電時觸點斷開，單元電路板出現開路故障，方便學生練習。

3.3 HMI模塊

迪文觸摸屏（簡要介紹下產品）通過RS-232串口接口和單片機連接，將3管腳和4管腳接到ATmega128L的串口1上，如圖3所示。當用戶點擊觸摸屏時，觸摸屏將觸碰信息通過串行接口發送給單片機。

3.4 模塊電路

晶體管電子時間繼電器電路主要由整流電路、濾波及穩壓電路、指示電路和延時觸發電路組成，如圖5所示。教師通過客戶端軟件電路圖5進行設置故障以及監控學員訓練情況。客戶端點擊對應的“星”號可以完成設故，然後選擇訓練模式，軟件後臺會自動同步觸摸屏與客戶端數據，以保持數據的同步。在電路故障點連接繼電器的觸點採用臺階插孔代替了永久焊盤（圖中黑點部分）；所有繼電器結構部分如下圖中文字（電磁繼電器），一個線圈驅動一個常閉點，沒有插接的時候電路是斷開的，其他所有“星”號的'結構和此相同，當需要了解排查的狀況時，只需要點擊客戶端或者觸摸屏，控制器就會回傳數據到客戶端和觸摸屏，完成統一考評和單個考評。

4系統軟件設計

4.1 觸摸屏設計

故障檢修裝置的觸摸屏的畫面結構如圖6所示，包括用戶登陸、訓練模式選擇和幫助模式三級頁面。屏幕用戶信息發送給單片機，經WIFI網絡發送到上位機中。當用戶信息輸入完成後，系統進入選擇模式的畫面，共有固定訓練、隨機訓練和考覈三種模式。

4.2 程序流程設計

系統啓動開始上電覆位，對各個模塊進行初始化設置。控制器向串口發送握手數據幀，確定觸摸屏和WIFI連接正常，進入等待指令狀態。當指令到達時，進行指令校驗，校驗正確系統將進行判別指令類型。針對不同的指令類型，系統可以進行設置故障、和故障狀態檢測；在設置故障環節，將故障信息串行發送到I/0拓展模塊74LS595中，經過驅動模塊吸合對應的繼電器，達到設置故障點的效果；在每一次故障設置或者狀態檢測完畢後，客戶端與觸摸屏會進行數據交換，以保證數據同步更新。

4.3 系統通訊協儀

由於被控對象的唯一性與主控端的多樣性。系統擬定了用於排故障系統的通訊協議，所有協議的數據校驗格式：以兩個字節的幀開頭、以CRC校驗的方式結尾、記錄數據長度、數據類型和主機編號等。CRC校驗作爲一種經典的數據校驗格式。爲大多數系統通訊協議所採納，這也就意味着可以更好的兼容其他通信格式。爲以後更好的二次開發提供了有理條件。

5結束語

通過系統聯機調試，故障檢修裝置實現了具有的功能，達到預期的控制效果。文章提出了以Atmega128單片機作爲主控制器的硬件總體設計方案，對整體設計起到了相當重要的作用。此外，本設計還對學校使用的排故訓練系統和課程進行相關研究，多方面改進設計方案，從而提高故障檢修裝置的穩定性、實用性和創新性。