張原　喬斌　劉小龍

摘 要： 以某引信信號處理電路測試儀的設計為背景，考慮到各種測試任務的共性與特點，提出了軟硬件相結合的通用化、模塊化的設計方法；對該測試系統的總體設計、硬件配置、硬件原理、軟件模塊化設計、軟件流程進行了詳細的描述；經過后期的測試證明，該測試系統通用性能好，操作簡單易懂，對其他測試系統的設計與發(fā)展以及提高武器系統的可維護性和可靠性有重要的意義。

關鍵詞： 引信信號處理電路； 模塊化設計； 通用化設計； 測試系統

中圖分類號： TN952?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）09?0023?03

0 引 言

現代武器裝備的戰(zhàn)斗力和效能，不僅依賴于武器裝備的高性能，還需通過高可靠性、維修性和保障性充分體現裝備的綜合效能。對于很多信號處理電路板，要進行各項指標測試，就需要一個自動測試系統。自動測試系統需要包括具有計算、處理能力的計算機，在測試過程中各種復雜的分析、統計、判斷、處理的結果可以通過多種方式輸出。自動測試系統避免了人為因素的誤差，可獲得十分良好的測試性。

1 結構設計

1.1 總體設計結構

圖1是整個測試系統的組成結構，介紹系統在測試過程需要的主要部件。被測電路板通過DB25接口與測試儀相連接，工控機分別連接測試儀、打印機以及顯示器。工控機的作用是通過軟件進行邏輯控制和狀態(tài)判讀，根據系統工作狀態(tài)產生各種邏輯控制信號以及測試報表等；測試儀用來測試信號處理目標板的工作的正確性，測試系統模擬被測目標板實際工作所需信號，按要求向被測電路板提供所需各種電源及各種激勵信號，并記錄分析被測電路板的響應，從而判斷被測對象工作的正確性。

圖1 系統組成結構

圖2是測試儀的組成原理圖，測試儀通過上位機進行測試任務的設定、測試結果的顯示，測試儀的DSP控制任務的執(zhí)行和上位機之間的通信，測試儀還包括多普勒生成模塊、信號采集判決模塊、電壓電流采集模塊、電源模塊，這些模塊將在下文中重點介紹，存儲器完成測量的數據暫存。

1.2 硬件模塊設計

1.2.1 多普勒設計模塊

多普勒信號發(fā)生電路的作用是根據上位機的指令要求生成對應的多普勒信號，經過信號處理后輸出給被測電路板，由對應的狀態(tài)指示燈顯示控制信號工作狀態(tài)。多普勒信號生成原理如圖3所示，這里采取DSP對整個包絡周期進行計算，將每個點的計算值下傳到RAM中，按照固定頻率逐個讀出RAM值，通過D/A轉換完成輸出多普勒信號。

圖2 測試儀組成原理

圖3 多普勒信號生成原理圖

采用這種方法的優(yōu)點是比較直接的將多普勒信號進行輸出，以一個完整外包絡為周期輸出，RAM選用1M×16的存儲空間，外包絡單周期最大時間為500 ms，通過循環(huán)輸出完成連續(xù)的多普勒信號輸出。對外包絡可以進行任意波形的定義，非常方便。與傳統采用先產生正弦波再進行調制的方法不同，傳統的方法采用DDS生成正弦波，然后通過硬件對正弦波進行調制，這里采用的方法實際上調制過程在DSP單片機已經完成，只不過是數字化量，硬件負責組織完成D/A輸出，從這個角度講這種方法結構簡單。

1.2.2 信號采集判決模塊

信號處理板接收多普勒信號發(fā)生電路產生的激勵信號，做出反應的輸出信號，送入信號判讀反饋電路進行鎖存和分析，以獲得多路信號的時序關系和測量值，將測試結果反饋給工控機進行進一步處理，并由對應的狀態(tài)指示燈顯示控制信號工作狀態(tài)。

（1） 電源電壓及電流的測量電路如圖4所示。

根據被測電壓的大小和A/D的測量范圍（2.5 V），選用[R1=]500 kΩ，[R2=]100 kΩ。電壓為-12 V時，需要通過反向放大電路來完成。電流的測量如果取[VRs=]100 mV，假設實際用電最大為150 mA，那么[Rs≈]500 mΩ。

圖4 電源電壓及電流測量原理圖

（2） 過門限信號nplg、近炸信號Upf的測量電路

通過前端整形電路，由DSP的A/D和定時器完成對幅度和寬度的測量。定時器使用10 MHz晶振，分辨率為0.1 μs，滿足系統精度要求。如圖5所示。

圖5 nplg，Upf的測量電路

（3） 幾種時間參數的測量

時間量的測試電路如圖6所示。

圖6 時間量的測量電路

其中的幾個需要測量的時間量說明如下：

跳頻輸出門限參數[Ucm：]根據Utp1發(fā)生正跳變時記下此時對應的[Uc]的峰?峰值；

計數器啟動方波數[N0：]根據Ufd和Ujsc信號計算脈沖個數；

系統啟動延遲時間[τy：]以[Ub≥]0.4 V（峰?峰值±0.2 V）為起點，nplg上升沿為終點的時間差；

多普勒整形門限參數[Ubm：]當Ufd的第一個脈沖到來時，其前沿對應的[Ub]一個周期內的峰?峰值。

1.2.3 供電模塊

供電模塊為主機箱各種指示燈和目標板提供所需的多路直流電源，其中包括被測電路板的（5.0±0.2） V，（12±0.3） V，（-12±0.3） V。電源電路如圖7所示。

給目標板需要+12 V，-12 V，+5.0 V，測試電路本身需要+5.0 V，-5 V，+3.3 V，這里選用NCP117系列電源管理芯片，該器件能夠提供最大1 A的電流，電壓精度高，具有溫度補償功能，熱關斷和電流限制保護功能。其中，5.0 V電壓通過下式調節(jié)兩個電阻大小得到：

[Vout=Vref1+R2R1+IadjR2]

1.3 軟件模塊設計

測試儀軟件設計分為上位機軟件設計和DSP軟件設計兩部分。

上位機軟件采用LabWindows/CVI，運行環(huán)境為Windows XP。它以ANSI C為核心，將功能強大、使用靈活的C語言平臺與數據采集、分析和表達的測控專業(yè)工具有機地結合起來。它的集成化開發(fā)平臺，交互式編程方法，豐富的控件和庫函數大大增強了C語言的功能，為熟悉C語言的開發(fā)人員建立檢測系統、自動測量環(huán)境、數據采集系統、過程監(jiān)控系統等提供了一個理想的軟件開發(fā)環(huán)境。圖8為上位機軟件組成模塊。

圖8 軟件組成結構

上位機軟件各個模塊的具體功能簡單地介紹如下：

界面模塊：完成用戶的操作界面；

自檢模塊：檢查主要硬件電路的工作狀態(tài)；

權限管理模塊：區(qū)分不同用戶對軟件的使用權限，分為普通用戶和管理員用戶；

輸出打印模塊：可以將所有測試參數依照規(guī)定的格式輸出打印，打印格式由用戶定義，可以進行打印預覽；

通信模塊：完成與測試電路的信息傳遞；

測試模塊：可以進行單項和自動全流程測試。

下位機DSP軟件采用C語言編寫。DSP軟件主要模塊及功能簡介如下：

通信模塊：完成對CPLD任務的裝訂和上行測試數據的回傳；

波形數據計算模塊：按照用戶的要求計算波形數據；

測試流程模塊：控制自動化流程測試的每一項工作；

采集模塊：利用DSP的計數器和A/D功能參與部分量的測量。

2 工作流程

測試儀測試流程如圖9所示。

圖9 測試工作流程

在系統自檢時，程序會自動讀入硬件資源，并添加所需測試的硬件。進入程序界面后，用戶首先要選擇權限，管理員擁有修改測試參數、手動設置測試流程、向互聯網發(fā)送測試結果等權限，而操作員只能進行自動測試項測試。上位機發(fā)送測試指令后，下位機通過DSP產生信號完成對電路板的測試，最后顯示結果并以Word形式填寫測試結果報表，管理員權限還可以選擇上傳結果。

3 結 語

本文的引信信號處理測試系統采用了通用化、模塊化的設計思想和結構，使系統不僅具有自動化程度高、工作穩(wěn)定可靠、用戶界面友好、操作簡便、易于維護的特點，而且系統具有很強的功能擴展能力和適用性。在產品更新換代時，相比傳統的測控系統本系統能夠以很小的代價滿足新的測試需求，這在當今武器系統飛速發(fā)展 裝備更新換代速度快的情況下具有特別重要的意義。

參考文獻

[1] 孫麗明.TMS320F2812原理及其C語言程序開發(fā)[M].北京：清華大學出版社，2013.

[2] 陳紹煒，孫浩.基于某型投放裝置的通用性測試軟件設計[J].電子設計工程，2012（20）：49?51.

[3] 張原，李剛.基于某型控制盒單板測試軟件的通用化設計[J].計算機測量與控制，2012（1）：89?91.

[4] 雷毅.RNC整機測試平臺單板測試功能模塊的設計實現[D].武漢：武漢理工大學，2009.

[5] 楊東凱，梁帆，凌桂龍.DSP嵌入式系統[M].北京：中國電力出版社，2009.

[6] 崔功，齊曉林，冀捐灶，等.航炮綜合控制設備自動測試系統的設計與實現[J].火炮發(fā)射與控制學報，2001（3）：125?128.

給目標板需要+12 V，-12 V，+5.0 V，測試電路本身需要+5.0 V，-5 V，+3.3 V，這里選用NCP117系列電源管理芯片，該器件能夠提供最大1 A的電流，電壓精度高，具有溫度補償功能，熱關斷和電流限制保護功能。其中，5.0 V電壓通過下式調節(jié)兩個電阻大小得到：

[Vout=Vref1+R2R1+IadjR2]

1.3 軟件模塊設計

測試儀軟件設計分為上位機軟件設計和DSP軟件設計兩部分。

上位機軟件采用LabWindows/CVI，運行環(huán)境為Windows XP。它以ANSI C為核心，將功能強大、使用靈活的C語言平臺與數據采集、分析和表達的測控專業(yè)工具有機地結合起來。它的集成化開發(fā)平臺，交互式編程方法，豐富的控件和庫函數大大增強了C語言的功能，為熟悉C語言的開發(fā)人員建立檢測系統、自動測量環(huán)境、數據采集系統、過程監(jiān)控系統等提供了一個理想的軟件開發(fā)環(huán)境。圖8為上位機軟件組成模塊。

圖8 軟件組成結構

上位機軟件各個模塊的具體功能簡單地介紹如下：

界面模塊：完成用戶的操作界面；

自檢模塊：檢查主要硬件電路的工作狀態(tài)；

權限管理模塊：區(qū)分不同用戶對軟件的使用權限，分為普通用戶和管理員用戶；

輸出打印模塊：可以將所有測試參數依照規(guī)定的格式輸出打印，打印格式由用戶定義，可以進行打印預覽；

通信模塊：完成與測試電路的信息傳遞；

測試模塊：可以進行單項和自動全流程測試。

下位機DSP軟件采用C語言編寫。DSP軟件主要模塊及功能簡介如下：

通信模塊：完成對CPLD任務的裝訂和上行測試數據的回傳；

波形數據計算模塊：按照用戶的要求計算波形數據；

測試流程模塊：控制自動化流程測試的每一項工作；

采集模塊：利用DSP的計數器和A/D功能參與部分量的測量。

2 工作流程

測試儀測試流程如圖9所示。

圖9 測試工作流程

在系統自檢時，程序會自動讀入硬件資源，并添加所需測試的硬件。進入程序界面后，用戶首先要選擇權限，管理員擁有修改測試參數、手動設置測試流程、向互聯網發(fā)送測試結果等權限，而操作員只能進行自動測試項測試。上位機發(fā)送測試指令后，下位機通過DSP產生信號完成對電路板的測試，最后顯示結果并以Word形式填寫測試結果報表，管理員權限還可以選擇上傳結果。

3 結 語

本文的引信信號處理測試系統采用了通用化、模塊化的設計思想和結構，使系統不僅具有自動化程度高、工作穩(wěn)定可靠、用戶界面友好、操作簡便、易于維護的特點，而且系統具有很強的功能擴展能力和適用性。在產品更新換代時，相比傳統的測控系統本系統能夠以很小的代價滿足新的測試需求，這在當今武器系統飛速發(fā)展 裝備更新換代速度快的情況下具有特別重要的意義。

參考文獻

[1] 孫麗明.TMS320F2812原理及其C語言程序開發(fā)[M].北京：清華大學出版社，2013.

[2] 陳紹煒，孫浩.基于某型投放裝置的通用性測試軟件設計[J].電子設計工程，2012（20）：49?51.

[3] 張原，李剛.基于某型控制盒單板測試軟件的通用化設計[J].計算機測量與控制，2012（1）：89?91.

[4] 雷毅.RNC整機測試平臺單板測試功能模塊的設計實現[D].武漢：武漢理工大學，2009.

[5] 楊東凱，梁帆，凌桂龍.DSP嵌入式系統[M].北京：中國電力出版社，2009.

[6] 崔功，齊曉林，冀捐灶，等.航炮綜合控制設備自動測試系統的設計與實現[J].火炮發(fā)射與控制學報，2001（3）：125?128.

給目標板需要+12 V，-12 V，+5.0 V，測試電路本身需要+5.0 V，-5 V，+3.3 V，這里選用NCP117系列電源管理芯片，該器件能夠提供最大1 A的電流，電壓精度高，具有溫度補償功能，熱關斷和電流限制保護功能。其中，5.0 V電壓通過下式調節(jié)兩個電阻大小得到：

[Vout=Vref1+R2R1+IadjR2]

1.3 軟件模塊設計

測試儀軟件設計分為上位機軟件設計和DSP軟件設計兩部分。

上位機軟件采用LabWindows/CVI，運行環(huán)境為Windows XP。它以ANSI C為核心，將功能強大、使用靈活的C語言平臺與數據采集、分析和表達的測控專業(yè)工具有機地結合起來。它的集成化開發(fā)平臺，交互式編程方法，豐富的控件和庫函數大大增強了C語言的功能，為熟悉C語言的開發(fā)人員建立檢測系統、自動測量環(huán)境、數據采集系統、過程監(jiān)控系統等提供了一個理想的軟件開發(fā)環(huán)境。圖8為上位機軟件組成模塊。

圖8 軟件組成結構

上位機軟件各個模塊的具體功能簡單地介紹如下：

界面模塊：完成用戶的操作界面；

自檢模塊：檢查主要硬件電路的工作狀態(tài)；

權限管理模塊：區(qū)分不同用戶對軟件的使用權限，分為普通用戶和管理員用戶；

輸出打印模塊：可以將所有測試參數依照規(guī)定的格式輸出打印，打印格式由用戶定義，可以進行打印預覽；

通信模塊：完成與測試電路的信息傳遞；

測試模塊：可以進行單項和自動全流程測試。

下位機DSP軟件采用C語言編寫。DSP軟件主要模塊及功能簡介如下：

通信模塊：完成對CPLD任務的裝訂和上行測試數據的回傳；

波形數據計算模塊：按照用戶的要求計算波形數據；

測試流程模塊：控制自動化流程測試的每一項工作；

采集模塊：利用DSP的計數器和A/D功能參與部分量的測量。

2 工作流程

測試儀測試流程如圖9所示。

圖9 測試工作流程

在系統自檢時，程序會自動讀入硬件資源，并添加所需測試的硬件。進入程序界面后，用戶首先要選擇權限，管理員擁有修改測試參數、手動設置測試流程、向互聯網發(fā)送測試結果等權限，而操作員只能進行自動測試項測試。上位機發(fā)送測試指令后，下位機通過DSP產生信號完成對電路板的測試，最后顯示結果并以Word形式填寫測試結果報表，管理員權限還可以選擇上傳結果。

3 結 語

本文的引信信號處理測試系統采用了通用化、模塊化的設計思想和結構，使系統不僅具有自動化程度高、工作穩(wěn)定可靠、用戶界面友好、操作簡便、易于維護的特點，而且系統具有很強的功能擴展能力和適用性。在產品更新換代時，相比傳統的測控系統本系統能夠以很小的代價滿足新的測試需求，這在當今武器系統飛速發(fā)展 裝備更新換代速度快的情況下具有特別重要的意義。

參考文獻

[1] 孫麗明.TMS320F2812原理及其C語言程序開發(fā)[M].北京：清華大學出版社，2013.

[2] 陳紹煒，孫浩.基于某型投放裝置的通用性測試軟件設計[J].電子設計工程，2012（20）：49?51.

[3] 張原，李剛.基于某型控制盒單板測試軟件的通用化設計[J].計算機測量與控制，2012（1）：89?91.

[4] 雷毅.RNC整機測試平臺單板測試功能模塊的設計實現[D].武漢：武漢理工大學，2009.

[5] 楊東凱，梁帆，凌桂龍.DSP嵌入式系統[M].北京：中國電力出版社，2009.

[6] 崔功，齊曉林，冀捐灶，等.航炮綜合控制設備自動測試系統的設計與實現[J].火炮發(fā)射與控制學報，2001（3）：125?128.