由于PDA產(chǎn)品外觀小巧、操作方便、便于攜帶，使其深受消費(fèi)者的青睞。有些PDA產(chǎn)品在使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)屏幕損壞、按鍵失效等現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品的壽命達(dá)不到規(guī)定要求。所以作為PDA產(chǎn)品關(guān)鍵部件的屏幕，其壽命往往決定PDA產(chǎn)品的使用壽命，而作為易損件的按鍵也是限制PDA產(chǎn)品壽命的一個(gè)瓶頸。本文研制的檢測(cè)系統(tǒng)可用來(lái)檢測(cè)PDA產(chǎn)品在規(guī)定的極限溫度和濕度環(huán)境中按鍵的疲勞壽命。
1 檢測(cè)原理
　　通常，PDA產(chǎn)品都具有節(jié)能工作模式或者自動(dòng)關(guān)機(jī)功能，若長(zhǎng)時(shí)間不對(duì)其進(jìn)行操作，屏幕就處于非工作狀態(tài)" title="工作狀態(tài)">工作狀態(tài)。屏幕檢測(cè)就是不斷地觸發(fā)PDA產(chǎn)品的按鍵，保證屏幕在檢測(cè)過(guò)程中處于工作狀態(tài)。檢測(cè)時(shí)，PDA產(chǎn)品被放在一個(gè)溫度和濕度可調(diào)的密閉環(huán)境中。
　　按鍵壽命檢測(cè)是記錄按鍵在正常狀態(tài)下被按下的次數(shù)。方法是在按鍵每次被按下時(shí)，檢測(cè)按鍵觸發(fā)探頭和按鍵間的接觸力，如果接觸力在正常范圍內(nèi)，則認(rèn)為按鍵處于正常工作狀態(tài)，按鍵觸發(fā)次數(shù)加1；如果接觸力超出正常范圍，則認(rèn)為按鍵被卡死；如果接觸力低于正常范圍，則認(rèn)為按鍵沒(méi)有及時(shí)彈起。后兩種情況都認(rèn)為按鍵出現(xiàn)故障。
2 系統(tǒng)組成及功能介紹
　　檢測(cè)控制系統(tǒng)由主控電路、觸發(fā)檢測(cè)裝置、人機(jī)交互裝置、電源自動(dòng)關(guān)閉定時(shí)裝置和電壓變換及過(guò)流保護(hù)裝置組成，如圖1所示。

　　CPU為控制系統(tǒng)的核心，采用89C55WD單片機(jī)，該芯片自帶看門狗電路，片內(nèi)存儲(chǔ)器容量大，完全兼容其它51系列單片機(jī)的特點(diǎn)，使得外圍電路簡(jiǎn)單^[1]。由于要同時(shí)檢測(cè)多個(gè)PDA產(chǎn)品，選用8255A對(duì)89C55WD的I/O口進(jìn)行擴(kuò)展。觸發(fā)記錄采用×25045完成，該芯片具有電壓保護(hù)功能并具有4K串行輸入輸出的E²PROM，可用來(lái)記錄按鍵被按下的次數(shù)。當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)停止工作時(shí)，E²PROM記錄的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失；當(dāng)系統(tǒng)再次工作時(shí)，可以在上次記錄的基礎(chǔ)上進(jìn)行記錄。觸發(fā)檢測(cè)裝置包括按鍵觸發(fā)探頭(這里采用繼電器)、壓力傳感器、放置PDA產(chǎn)品的伸縮滑道及溫度濕度可調(diào)的密封容器。
　　檢測(cè)時(shí)，被測(cè)PDA產(chǎn)品按照一定順序放置在伸縮滑道的規(guī)定位置上，CPU通過(guò)調(diào)整繼電器的通電時(shí)間及通電頻率控制觸發(fā)探頭接觸PDA產(chǎn)品按鍵的時(shí)間及觸發(fā)頻率。
　　壓力傳感器檢測(cè)按鍵與觸發(fā)探頭接觸時(shí)的壓力，檢測(cè)結(jié)果經(jīng)過(guò)A/D" title="A/D">A/D轉(zhuǎn)換接口被送到CPU進(jìn)行處理。
　　繼電器和CPU之間設(shè)有光電隔離及功率放大電路，前者阻止繼電器電流的變化對(duì)主控制電路的干擾，后者用于放大繼電器的驅(qū)動(dòng)電流。
　　人機(jī)交互裝置包括鍵盤和LCD顯示兩部分。通過(guò)操作鍵盤，操作者可以選擇被測(cè)對(duì)象、輸入檢測(cè)時(shí)間和觸發(fā)頻率等檢測(cè)參數(shù)，還可隨時(shí)停止對(duì)某個(gè)PDA的檢測(cè)。LCD為操作者提供了上述參數(shù)的設(shè)置界面，并實(shí)時(shí)地顯示設(shè)置的檢測(cè)參數(shù)、檢測(cè)的時(shí)間進(jìn)程和按鍵的觸發(fā)次數(shù)。
　　利用電源自動(dòng)關(guān)閉定時(shí)裝置可以設(shè)定檢測(cè)系統(tǒng)的工作時(shí)間，當(dāng)操作人員忘記關(guān)閉檢測(cè)系統(tǒng)的電源時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)斷電，防止事故發(fā)生。該定時(shí)裝置的定時(shí)時(shí)間可調(diào)。
　　電壓變換及過(guò)流保護(hù)裝置將220V交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的5V及12V直流電。由于有時(shí)需要同時(shí)對(duì)多個(gè)PDA產(chǎn)品檢測(cè)，系統(tǒng)的輸出電流較大，因此為保護(hù)直流電源，這里采取了過(guò)流保護(hù)措施。
3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
　　硬件設(shè)計(jì)主要包括繼電器輸出控制設(shè)計(jì)、LCD顯示和鍵盤電路設(shè)計(jì)等部分。
3.1 繼電器輸出控制電路
　　繼電器輸出控制電路如圖2所示。功放電路采用ULN2803。ULN2803是八組NPN型達(dá)林頓功放三極管集成芯片，典型的輸入電壓是5V，集電極輸出功率可達(dá)50V×600mA。續(xù)流二極管D用來(lái)保護(hù)ULN2803^[2]，L、RL分別為繼電器的電感和內(nèi)阻，Bi、Ci為八路輸入輸出中的一路。光電隔離電路采用TLP521。控制信號(hào)由89C55WD產(chǎn)生，通過(guò)8255A的輸出口加在TLP521的輸入端。

3.2 LCD顯示電路設(shè)計(jì)
　　LCD采用內(nèi)藏T6963C控制器的圖形液晶模塊。點(diǎn)陣為160×128，工作頻率為5.5MHz,可滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求，并帶有背光。圖3為89C55WD與該液晶控制模塊的電路連接圖。

3.3 鍵盤電路設(shè)計(jì)

　　這里采用4×4鍵盤，十個(gè)數(shù)字鍵、四個(gè)方向鍵、一個(gè)“確認(rèn)”鍵和一個(gè)“清除”鍵。鍵盤電路和A/D轉(zhuǎn)換電路都比較簡(jiǎn)單，不再贅述。
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1集中調(diào)用、參數(shù)返回的程序調(diào)用方法
　　集中調(diào)用是指只有主程序" title="主程序">主程序具有調(diào)用某些子程序" title="子程序">子程序的權(quán)限，而子程序之間沒(méi)有相互調(diào)用的權(quán)力；參數(shù)返回就是指當(dāng)需要從某個(gè)子程序轉(zhuǎn)換到另一個(gè)子程序時(shí)，程序并不直接進(jìn)入后者的入口地址，而是將后者的入口地址作為參數(shù)返回，主程序根據(jù)該參數(shù)調(diào)用相應(yīng)的子程序。該方法有效地避開(kāi)了多個(gè)子程序相互嵌套、遞歸調(diào)用的層次太深的缺陷^[3～4]，使程序運(yùn)行可靠、可讀性強(qiáng)。
　　本軟件系統(tǒng)包括定時(shí)中斷、時(shí)間處理、觸發(fā)控制、觸發(fā)壓力檢測(cè)、鍵盤處理及各界面顯示等子程序。這里通過(guò)介紹主程序及檢測(cè)狀態(tài)界面子程序來(lái)說(shuō)明集中調(diào)用、參數(shù)返回的程序設(shè)計(jì)方法在子程序相互轉(zhuǎn)換中的實(shí)現(xiàn)。限于篇幅，其它子程序不作詳細(xì)介紹。
4.2 主程序設(shè)計(jì)
　　根據(jù)液晶屏幕的大小，將顯示的內(nèi)容分為四類，分別用四種界面顯示，即開(kāi)機(jī)界面、檢測(cè)狀態(tài)界面、參數(shù)設(shè)置界面和停止檢測(cè)選擇界面，每一界面對(duì)應(yīng)一個(gè)子程序。
　　檢測(cè)狀態(tài)界面如圖4所示，它將操作者設(shè)置的每個(gè)PDA產(chǎn)品的檢測(cè)參數(shù)、監(jiān)控進(jìn)程(已完成的檢測(cè)時(shí)間)和按鍵被按下的次數(shù)實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。由于要同時(shí)檢測(cè)多個(gè)PDA產(chǎn)品，該界面由若干幀組成，每一幀顯示四個(gè)PDA產(chǎn)品的檢測(cè)情況，具有設(shè)置、停止、繼續(xù)和返回四個(gè)命令按鈕。

　　參數(shù)設(shè)置界面為操作者提供了對(duì)檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置的環(huán)境，包括選擇要測(cè)試的PDA產(chǎn)品以及設(shè)置檢測(cè)時(shí)間、繼電器觸發(fā)頻率等。
　　停止檢測(cè)選擇界面可以讓操作者有選擇地終止某個(gè)正在檢測(cè)的PDA產(chǎn)品，而不影響其它產(chǎn)品的正常檢測(cè)。
　　以上四類界面子程序間的相互轉(zhuǎn)換采用了集中調(diào)用、參數(shù)返回的程序調(diào)用方法，圖5為主程序流程圖。

4.3 檢測(cè)狀態(tài)界面子程序
　　參見(jiàn)圖4，操作者可通過(guò)鍵盤上的方向鍵將屏幕光標(biāo)移動(dòng)到屏幕上的四個(gè)命令按鈕處，按下鍵盤上的“確認(rèn)”鍵，表示該命令按鈕被選中。程序進(jìn)入到該子程序時(shí)，首先判斷設(shè)置按鈕是否被選中，如果選中則將參數(shù)設(shè)置子程序的入口地址作為返回值返回主程序，主程序根據(jù)該返回值調(diào)用參數(shù)設(shè)置子程序。若該按鈕沒(méi)有被選中，則繼續(xù)判斷其它按鈕是否被選中。如果所有按鈕都沒(méi)有被選中，則依次調(diào)用時(shí)間處理子程序、觸發(fā)控制子程序、觸發(fā)力檢測(cè)子程序，讀取壓力傳感器的輸入值并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及其它處理。最后調(diào)用鍵盤處理子程序判斷是否有功能鍵被按下，進(jìn)入到檢測(cè)狀態(tài)界面子程序的入口處，完成一個(gè)循環(huán)。檢測(cè)狀態(tài)界面子程序框圖如圖6所示。其它界面子程序的設(shè)計(jì)方法與此類似，這里不再說(shuō)明。