由于PDA產(chǎn)品外觀小巧、操作方便、便于攜帶，使其深受消費者的青睞。有些PDA產(chǎn)品在使用過程中經(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)品壽命的一個瓶頸。本文研制的檢測系統(tǒng)可用來檢測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 檢測原理
　　通常，PDA產(chǎn)品都具有節(jié)能工作模式或者自動關(guān)機功能，若長時間不對其進(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)。屏幕檢測就是不斷地觸發(fā)PDA產(chǎn)品的按鍵，保證屏幕在檢測過程中處于工作狀態(tài)。檢測時，PDA產(chǎn)品被放在一個溫度和濕度可調(diào)的密閉環(huán)境中。
　　按鍵壽命檢測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，檢測按鍵觸發(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)為按鍵沒有及時彈起。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
　　檢測控制系統(tǒng)由主控電路、觸發(fā)檢測裝置、人機交互裝置、電源自動關(guān)閉定時裝置和電壓變換及過流保護裝置組成，如圖1所示。

　　CPU為控制系統(tǒng)的核心，采用89C55WD單片機，該芯片自帶看門狗電路，片內(nèi)存儲器容量大，完全兼容其它51系列單片機的特點，使得外圍電路簡單^[1]。由于要同時檢測多個PDA產(chǎn)品，選用8255A對89C55WD的I/O口進(jìn)行擴展。觸發(fā)記錄采用×25045完成，該芯片具有電壓保護功能并具有4K串行輸入輸出的E²PROM，可用來記錄按鍵被按下的次數(shù)。當(dāng)檢測系統(tǒng)停止工作時，E²PROM記錄的數(shù)據(jù)不會丟失；當(dāng)系統(tǒng)再次工作時，可以在上次記錄的基礎(chǔ)上進(jìn)行記錄。觸發(fā)檢測裝置包括按鍵觸發(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。
　　檢測時，被測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通過調(diào)整繼電器的通電時間及通電頻率控制觸發(fā)探頭接觸PDA產(chǎn)品按鍵的時間及觸發(fā)頻率。
　　壓力傳感器檢測按鍵與觸發(fā)探頭接觸時的壓力，檢測結(jié)果經(jīng)過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主控制電路的干擾，后者用于放大繼電器的驅(qū)動電流。
　　人機交互裝置包括鍵盤和LCD顯示兩部分。通過操作鍵盤，操作者可以選擇被測對象、輸入檢測時間和觸發(fā)頻率等檢測參數(shù)，還可隨時停止對某個PDA的檢測。LCD為操作者提供了上述參數(shù)的設(shè)置界面，并實時地顯示設(shè)置的檢測參數(shù)、檢測的時間進(jìn)程和按鍵的觸發(fā)次數(shù)。
　　利用電源自動關(guān)閉定時裝置可以設(shè)定檢測系統(tǒng)的工作時間，當(dāng)操作人員忘記關(guān)閉檢測系統(tǒng)的電源時，系統(tǒng)會自動斷電，防止事故發(fā)生。該定時裝置的定時時間可調(diào)。
　　電壓變換及過流保護裝置將220V交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的5V及12V直流電。由于有時需要同時對多個PDA產(chǎn)品檢測，系統(tǒng)的輸出電流較大，因此為保護直流電源，這里采取了過流保護措施。
3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計
　　硬件設(shè)計主要包括繼電器輸出控制設(shè)計、LCD顯示和鍵盤電路設(shè)計等部分。
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用來保護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。控制信號由89C55WD產(chǎn)生，通過8255A的輸出口加在TLP521的輸入端。

3.2 LCD顯示電路設(shè)計
　　LCD采用內(nèi)藏T6963C控制器的圖形液晶模塊。點陣為160×128，工作頻率為5.5MHz,可滿足實時監(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

　　這里采用4×4鍵盤，十個數(shù)字鍵、四個方向鍵、一個“確認(rèn)”鍵和一個“清除”鍵。鍵盤電路和A/D轉(zhuǎn)換電路都比較簡單，不再贅述。
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計
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)需要從某個子程序轉(zhuǎn)換到另一個子程序時，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。該方法有效地避開了多個子程序相互嵌套、遞歸調(diào)用的層次太深的缺陷^[3～4]，使程序運行可靠、可讀性強。
　　本軟件系統(tǒng)包括定時中斷、時間處理、觸發(fā)控制、觸發(fā)壓力檢測、鍵盤處理及各界面顯示等子程序。這里通過介紹主程序及檢測狀態(tài)界面子程序來說明集中調(diào)用、參數(shù)返回的程序設(shè)計方法在子程序相互轉(zhuǎn)換中的實現(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
　　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，即開機界面、檢測狀態(tài)界面、參數(shù)設(shè)置界面和停止檢測選擇界面，每一界面對應(yīng)一個子程序。
　　檢測狀態(tài)界面如圖4所示，它將操作者設(shè)置的每個PDA產(chǎn)品的檢測參數(shù)、監(jiān)控進(jìn)程(已完成的檢測時間)和按鍵被按下的次數(shù)實時地顯示出來。由于要同時檢測多個PDA產(chǎn)品，該界面由若干幀組成，每一幀顯示四個PDA產(chǎn)品的檢測情況，具有設(shè)置、停止、繼續(xù)和返回四個命令按鈕。

　　參數(shù)設(shè)置界面為操作者提供了對檢測參數(shù)進(jìn)行設(shè)置的環(huán)境，包括選擇要測試的PDA產(chǎn)品以及設(shè)置檢測時間、繼電器觸發(fā)頻率等。
　　停止檢測選擇界面可以讓操作者有選擇地終止某個正在檢測的PDA產(chǎn)品，而不影響其它產(chǎn)品的正常檢測。
　　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 檢測狀態(tài)界面子程序
　　參見圖4，操作者可通過鍵盤上的方向鍵將屏幕光標(biāo)移動到屏幕上的四個命令按鈕處，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，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。如果所有按鈕都沒有被選中，則依次調(diào)用時間處理子程序、觸發(fā)控制子程序、觸發(fā)力檢測子程序，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)入到檢測狀態(tài)界面子程序的入口處，完成一個循環(huán)。檢測狀態(tài)界面子程序框圖如圖6所示。其它界面子程序的設(shè)計方法與此類似，這里不再說明。