羅杰，潘煉

（武漢科技大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢430081）

隨著SMT技術(shù)在計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、消費電子以及汽車電子等產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，電子產(chǎn)品的裝配趨于復(fù)雜化、高精度化、密集化和多功能化，正確的測試策略可以幫助生產(chǎn)廠家提高效率、制造出合格的產(chǎn)品；同時，在產(chǎn)品設(shè)計、設(shè)備投資、制造及質(zhì)量保證過程中引入測試還能有效地降低成本。因而，測試已經(jīng)成為產(chǎn)品設(shè)計制造過程中的不可或缺的重要環(huán)節(jié)。本文主要針對鞋套機(jī)控制板電路自動測試系統(tǒng)的設(shè)計做了詳細(xì)的介紹。

圖1 測試系統(tǒng)硬件原理框圖Fig．1 Hardware principle diagram of test system

1 測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.1 測試系統(tǒng)的原理框圖

本測試系統(tǒng)分兩大模塊組成：上位機(jī)和下位機(jī)。上位機(jī)主要指的是PC機(jī)，在PC機(jī)上用VB語言編輯一個操作界面，操作界面包括有啟動命令按鈕、輸入信號的實時狀態(tài)、狀態(tài)指示燈、記錄數(shù)據(jù)窗口。下位機(jī)指的主要是一個檢測電路板和外圍借口設(shè)備。檢測電路以51系列的STC12C5608單片機(jī)[2-3]為核心，其包括通信電路模塊、供電模塊、被測信號采集電路。下位機(jī)主要能模擬控制板所需的傳感器信號并采集分析控制板電機(jī)的控制信號其硬件原理框圖如圖1所示。

1.2 51系列STC12C5608單片機(jī)簡介

STC12C5608單片機(jī)主要性能有以下幾個方面：高速：1個時鐘/機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比普通51快8～12倍。 寬電壓：5．5～3．5 V。 低功耗設(shè)計：空閑模式，掉電模式。 工作頻率：0～35MHz，相當(dāng)于普通 51：0～420 MHz。 時鐘：外部晶體或內(nèi)部RC振蕩器可選，在ISP下載編程用戶程序時設(shè)置。片內(nèi)Flash程序存儲器：30K/28K/24K/20K/16K/12K/8K/4K字節(jié)，擦寫次數(shù)10萬次以上。片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器：256+512字節(jié)。芯片內(nèi)EEPROM功能。ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程/在應(yīng)用可編程。10位ADC，8通道。4路PWM還可當(dāng)4路D/A使用。6個16位定時器，兼容普通51的定時器T0/T1，4路PCA也是4個定時器?？删幊虝r鐘輸出功能，T0可在P1．0輸出時鐘，T1可在P1．1輸出時鐘。還有硬件看門狗（WDT），高速SPI通信端口，全雙工異步串行通信口（UART），兼容普通51的串口，兼容普通51指令集。25個通用I/O口，復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通51傳統(tǒng)I/O口），可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，僅為輸入/高阻，開漏。每個I/O口驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA，但整個芯片最大不得超過55mA。

1.3 STC12C5608單片機(jī)最小系統(tǒng)

所謂最小系統(tǒng)，即能使單片機(jī)正常工作的電路設(shè)計，通常需要根據(jù)單片機(jī)資料進(jìn)行合理的配置，實現(xiàn)單片機(jī)的正常運行。最小系統(tǒng)不能實現(xiàn)單片機(jī)各個模塊的工作，但是能夠通過外擴(kuò)達(dá)到數(shù)據(jù)通信，AD轉(zhuǎn)換等功能的完成。

單片機(jī)最小系統(tǒng)包括有：復(fù)位電路、晶振電路、單片機(jī)，最小系統(tǒng)電路圖如圖2所示。

1.4 整體電路原理圖設(shè)計

測試系統(tǒng)整體電路圖設(shè)計如圖3所示。

電源電路采用的是三端集成穩(wěn)壓器78L05，輸入+12 V直流電壓，經(jīng)過兩個二極管，兩個二極管上分別承擔(dān)一點電壓，可以起到保護(hù)作用，應(yīng)用電路采用78L05的典型應(yīng)用電路，輸出電壓為直流+5 V，給檢測板上芯片供電。

圖2 單片機(jī)最小系統(tǒng)Fig．2 Single chip microcomputer system

串口芯片也就是通信部分采用的是RS232協(xié)議，MAX232芯片是TTL-RS232電平轉(zhuǎn)換的典型芯片。TTL電平中“+5 V”表示邏輯“1”，“0 V”表示邏輯“0” ；RS232 電平中“-15 V 到-3 V”表示邏輯“1”，“+15 V 到+3 V”表示邏輯“0”。TXD和RXD均是和單片機(jī)相連接的。

2 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 單片機(jī)程序設(shè)計

主程序框圖如圖4所示。

圖3 測試系統(tǒng)整體電路圖Fig．3 Test system circuit diagram

圖4 主程序框圖Fig．4 Frame ofmain program

2.2 測試臺與上位機(jī)通信測試

測試臺與上位機(jī)通信測試主要是指測試板上的單片機(jī)是否與PC機(jī)連接上，能否正常通信，如圖5所示，在“傳感器狀態(tài)欄”這幾個字右側(cè)顯示“已連接”表明通信正常。

圖5 通信指示狀態(tài)圖Fig．5 Communication instructions state diagram

當(dāng)系統(tǒng)實際測試時，各傳感器有感應(yīng)時傳感器下方的shapel框會填充顏色，表明傳感器的實時狀態(tài)。同樣電動機(jī)下面的shapel框也能實時反映鞋套機(jī)控制板的電動機(jī)的實時狀態(tài)，結(jié)合上述兩種顯示情況，本系統(tǒng)完全做到了能模擬鞋套機(jī)控制板的實際工作情況。

2.3 上機(jī)位系統(tǒng)測試界面

如圖6所示，為測試系統(tǒng)工作時，上位機(jī)界面的截圖，此時測試系統(tǒng)模擬鞋套機(jī)工作到踩套階段。

本系統(tǒng)中最重要的一個部分就是檢測欄的數(shù)據(jù)，測試的目的就是為了判斷鞋套機(jī)控制板的好壞，根據(jù)檢測欄中得到的數(shù)據(jù)就能進(jìn)行質(zhì)量分析，即對測試電路板的故障點進(jìn)行統(tǒng)計、分析，確定是設(shè)計原因還是生產(chǎn)中的原因。

圖6 上位機(jī)測試界面Fig．6 System test interface of the PC

根據(jù)檢測欄的完整數(shù)據(jù)來判斷鞋套機(jī)控制板的好壞，我們以50套控制板來做測試得到的結(jié)果如表1所示。

表1 測試統(tǒng)計結(jié)果Tab.1 The result of test

根據(jù)上表測試結(jié)果表明在50套里面出現(xiàn)錯誤的只有2個，完全滿足設(shè)計的要求。

3 結(jié) 論

本測試系統(tǒng)用來測試鞋套機(jī)的控制板的好壞，測試系統(tǒng)模擬控制板所需的輸入信號，即鞋套機(jī)上傳感器的信號，并能采集控制板上電動機(jī)的控制信號，將采集的信號交給單片機(jī)來分析，并能在人機(jī)界面上顯示分析結(jié)果，以達(dá)到測試的效果。

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