基于STM32的保護(hù)裝置液晶面板測試調(diào)試儀的研制

梁宇鵬　劉源晶

摘 要：針對變電站內(nèi)10kV DSA繼電保護(hù)裝置的液晶面板易老化、更換成本高的問題，本文研制了一種基于STM32的變電站保護(hù)裝置液晶面板測試調(diào)試儀。該液晶面板測試調(diào)試儀能有效定位被測液晶面板上的壞損元件，從而使得修復(fù)液晶面板變得簡單可行，這將為面板插件的維護(hù)方式提供新的思路。

關(guān)鍵詞：液晶面板；測試調(diào)試裝置；STM32

中圖分類號：TM464 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

變電站內(nèi)繼電保護(hù)裝置的液晶面板是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的重要組成部分，然而由于頻繁使用，極易出現(xiàn)按鍵失靈、指示燈壞損、蜂鳴器老化，液晶屏花屏、黑屏等諸多問題，且只要存在其中一種缺陷，就需將液晶面板整塊更換，維護(hù)成本極高；當(dāng)面對產(chǎn)品停產(chǎn)，備品缺失的情況，更是難以解決，嚴(yán)重妨礙了繼保、運(yùn)行人員的維護(hù)工作，危及電網(wǎng)安全。針對上述問題，本文提出一種基于STM32芯片開發(fā)的液晶面板測試調(diào)試裝置，該裝置能有效地檢測出變電站DSA系列保護(hù)測控裝置液晶面板的故障元件，指導(dǎo)維護(hù)人員修復(fù)液晶面板。該裝置還能承擔(dān)液晶面板再次投產(chǎn)的試運(yùn)工作，以確保液晶面板投入后能正常運(yùn)行。研制變電站液晶面板測試調(diào)試裝置，將能為面板插件的維護(hù)方式提供新思路。

1.設(shè)計(jì)要求

液晶面板基本是由液晶顯示模塊、指示燈模塊、按鍵模塊、蜂鳴器電路以及負(fù)責(zé)使能這幾個模塊的可編程邏輯芯片。開發(fā)液晶面板測試調(diào)試裝置的目的，就是檢測這幾個模塊以及可編程邏輯芯片的功能是否正常。由于可編程邏輯芯片總控著所有模塊，所以必須先對邏輯芯片進(jìn)行測試。液晶面板測試調(diào)試裝置能實(shí)現(xiàn)邏輯芯片功能的單獨(dú)測試，并能顯示測試結(jié)果。確認(rèn)邏輯芯片功能正常后，應(yīng)能同時實(shí)現(xiàn)其他模塊功能的實(shí)時測試，其中液晶顯示模塊的測試包括壞點(diǎn)測試和正常顯示功能測試；指示燈模塊能實(shí)現(xiàn)流水燈測試；按鍵模塊能實(shí)現(xiàn)仿真運(yùn)行測試；蜂鳴器電路能實(shí)現(xiàn)按鍵觸發(fā)測試。

2.硬件設(shè)計(jì)

如圖1所示，是液晶面板測試調(diào)試裝置的硬件框圖，框圖中包括電源模塊、可編程邏輯芯片的測試回路、液晶顯示模塊，LED顯示模塊、數(shù)碼管顯示模塊，以及向被測芯片發(fā)送和接收信息的接口模塊。該項(xiàng)目采用STM32芯片作為主控制器，其最高工作頻率可高達(dá)72MH，完全滿足實(shí)時性要求，其擁有豐富的外設(shè)和多達(dá)80個快速IO口，滿足本次設(shè)計(jì)對IO口的數(shù)量需求。

電源模塊共輸出3路電壓，+5V、+3.3V及-12V，分別為鎖存器，主芯片電路及液晶模塊負(fù)壓提供電壓。對面板上的可編程邏輯芯片進(jìn)行單獨(dú)測試時，應(yīng)該屏蔽其他測試功能。由STM32芯片向邏輯芯片發(fā)送所有可能的指令集，再通過鎖存器把芯片的輸出結(jié)果反饋回主芯片，通過程序?qū)Ρ?，顯示測試結(jié)果。

由于可編程邏輯芯片總控著所有模塊，所以必須先對邏輯芯片進(jìn)行測試。通過測試儀向邏輯芯片發(fā)送其輸入端的所有指令集，并檢測每種輸入對應(yīng)輸出結(jié)果的正誤，確認(rèn)所有結(jié)果準(zhǔn)確無誤后才進(jìn)行其他模塊的測試。

通過向面板和測試調(diào)試裝置發(fā)送相同的顯示數(shù)據(jù)，完成液晶模塊的壞點(diǎn)測試和正常顯示測試。按鍵模塊的測試是通過實(shí)時定位采集按鍵次數(shù)，并通過數(shù)碼管顯示按鍵編號和按鍵次數(shù)，若顯示結(jié)果與實(shí)際相符，則通過測試，反之，則考慮更換元件。蜂鳴器回路的測試是通過測試調(diào)試儀上的制定按鍵進(jìn)行觸發(fā)的，觸發(fā)后，蜂鳴器反應(yīng)正確則認(rèn)為元件完好，否則考慮更換回路中的元件。上述各模塊功能的實(shí)現(xiàn)可同時進(jìn)行，實(shí)時性非常強(qiáng)。

3.程序設(shè)計(jì)

如圖2所示，為該項(xiàng)目程序流程圖。在中斷子程序的流程圖中，中斷1用于面板指示燈和液晶顯示屏的測試；中斷2用于驅(qū)動數(shù)碼管顯示按鍵編號和位置，或者顯示芯片測試結(jié)果；中斷3用于驅(qū)動顯示屏顯示芯片測試結(jié)果，并實(shí)現(xiàn)結(jié)果可翻屏觀察。如圖3所示，是液晶面板測試調(diào)試裝置的實(shí)物圖，其中，按鍵1用于觸發(fā)蜂鳴器，功能撥鍵1用于功能選擇，若撥下，則選擇單獨(dú)測試芯片，否則，則進(jìn)行面板其他模塊的測試。如圖4、圖5所示為儀器對芯片進(jìn)行單獨(dú)測試的結(jié)果，其中圖4為芯片完好時的測試結(jié)果，圖5為芯片受損時的測試結(jié)果

圖6所示為液晶面板其他模塊功能的測試實(shí)況圖，圖中同時進(jìn)行了液晶顯示模塊，流水燈測試以及按鍵模塊的測試，此時按下K5鍵1次，同時，可隨時測試蜂鳴器功能。

結(jié)語

綜上所述，液晶面板測試調(diào)試裝置可以實(shí)現(xiàn)面板上幾乎所有元件的測試，為變電站維護(hù)人員的維護(hù)提供了重要依據(jù)，并且測試簡單可行，可以脫離保護(hù)裝置，避免測試過程中對運(yùn)行設(shè)備和人身造成其他損害，是解決面板插件備品停產(chǎn)，備品缺失等緊急情況的優(yōu)良設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

[1] STM32F103xCDE數(shù)據(jù)手冊[Z].意法半導(dǎo)體，2009.