張飛，何雅琴，仲雨

大阻值碳膜片自動檢測系統(tǒng)設(shè)計

張飛，何雅琴，仲雨

為了提高大阻值碳膜片的檢測效率，設(shè)計了一種碳膜片自動檢測系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了碳膜片自動檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計，簡要介紹了軟件設(shè)計流程。經(jīng)過調(diào)試，該系統(tǒng)能夠大大提高碳膜片的檢測效率和精度，有一定的市場推廣價值。

碳膜片；自動檢測；精度

0 引言

隨著人力成本的不斷上漲，很多公司開始注重生產(chǎn)自動化的改造。目前，碳膜片生產(chǎn)公司對碳膜片的檢測大多采用人工方式，工作強度大，效率低下，極易引入人為測量誤差。本文設(shè)計了一種碳膜片自動檢測系統(tǒng)，能夠?qū)σ徽嫣寄て娮枞鐖D1所示：

圖1 碳膜片

根據(jù)碳膜電阻型號不同，一版大約有100-600個碳膜電阻不等）同時進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果通過電腦顯示，大大節(jié)約了人力成本，提高了檢測精度，減少了人為誤差。

1 系統(tǒng)功能

大阻值碳膜片自動檢測系統(tǒng)主要由主控電路板和子板兩部分構(gòu)成。主控電路板負(fù)責(zé)采集子板測量的電阻阻值，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后把數(shù)據(jù)打包發(fā)送給電腦。子板主要負(fù)責(zé)采集電阻數(shù)據(jù)，一個測量系統(tǒng)子板的數(shù)量可以根據(jù)碳膜片的型號進(jìn)行設(shè)定。該系統(tǒng)主要功能如下：

（1）測試結(jié)果能發(fā)送到電腦端進(jìn)行顯示，根據(jù)不同的顏色區(qū)分碳膜電阻是否合格（綠色：合格；紅色：偏大；黑色：偏小。）。

（2）測試參數(shù)可設(shè)置，如：單/雙聯(lián)的選擇、子板塊數(shù)、顯示行/列數(shù)、測量精度、標(biāo)稱阻值等。

（3）通過兩個開關(guān)一起啟動測試，一整版碳膜電阻測試時間控制在15秒以內(nèi)。

（4）子板地址可通過撥碼開關(guān)設(shè)置。

為了完成系統(tǒng)的功能，主板上的CPU采用了一片AT89C55單片機，該單片機具有20K字節(jié)FLASH存儲器[1]，256字節(jié)RAM存儲器，3個16位定時計數(shù)器，1個全雙工UART串行口，對RAM進(jìn)行擴(kuò)展后，能夠滿足主板的設(shè)計需求。子板的CPU采用AT89S52單片機。系統(tǒng)組成框圖如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)組成框圖

測試系統(tǒng)外觀如圖3所示：

圖3 系統(tǒng)外觀圖

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計

2.1 主控板部分主要電路設(shè)計

2.1.1 電源模塊

主控板電源部分采用了一片穩(wěn)壓電源芯片LM7805,如圖4所示：

圖4 主控板電源模塊圖

2.1.2 內(nèi)存擴(kuò)展模塊

由于系統(tǒng)有大量的阻值數(shù)據(jù)需要保存和處理，AT89C55單片機內(nèi)部RAM遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)需求，為此擴(kuò)展了一片外部RAM芯片6264，該RAM的容量為8k字節(jié)[2]，能夠滿足系統(tǒng)要求。內(nèi)存擴(kuò)展模塊圖如圖5所示：

圖5 主控板內(nèi)存擴(kuò)展圖

2.1.3 通信模塊

主板部分的通信模塊主要負(fù)責(zé)和電腦以及子板的通信。由于AT89C55只有一個串行通信口，不能滿足系統(tǒng)要求，所以通信口設(shè)計采用了時分復(fù)用的方式。系統(tǒng)通過一片模擬多路復(fù)用芯片CD4052，在RS232和RS485通信電路之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，RS232和RS485的實現(xiàn)分別采用了一片MAX232和MAX485通訊芯片。系統(tǒng)工作時，CD4052首先切換至RS485通信口，主板從子板接收阻值信息，當(dāng)所有子板把阻值信息發(fā)送給主控板后，CD4052切換至RS232，電腦和主控板之間交換數(shù)據(jù)。主控板部分通信模塊原理圖如圖6所示：

圖6 主控板通信模塊圖

2.1.4 探針板控制模塊

探針板主要通過氣缸控制，氣缸由電磁閥控制，電磁閥通過一個繼電器控制，探針板控制模塊原理圖如圖7所示：

圖7 探針板控制模塊圖

2.2 子板部分主要電路設(shè)計

2.2.1 電源模塊

子板部分電源模塊除了使用5V電源（電路參見主板部分5V電源設(shè)計）外，還需使用+9V和-9V，系統(tǒng)使用了一片電源芯片LM7809產(chǎn)生+9V電壓，使用一片LM7909產(chǎn)生-9V電壓原理圖如圖8所示：

圖8 子板電源模塊原理圖

2.2.2 阻值檢測模塊

阻值檢測模塊是子板的核心，此部分電路負(fù)責(zé)探測碳膜片電阻的阻值，每塊子板上都使用一片A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS7818，該A/D轉(zhuǎn)換芯片具有12位轉(zhuǎn)換精度[3]原理圖如圖9所示：

圖9 A/D模塊原理圖

ADIN輸入從CD4051切換過來的不同信號。每塊子板設(shè)計了7片CD4051,共56路信號，系統(tǒng)使用了其中50路信號，即每塊子板能支持50個碳膜電阻的測試原理圖如圖10所示：

圖10 信號切換模塊原理圖

2.2.3 子板與頂針板接口模塊

子板與頂針板通過64腳接插口連接，其中1-50腳連接碳膜片上50個碳膜電阻，51-64腳一起接地，原理圖如圖11所示：

圖11 子板與頂針板接口模塊原理圖

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計

大阻值碳膜片自動檢測系統(tǒng)的工作流程如下：系統(tǒng)上電后，主板、子板初始化，主板接收電腦端發(fā)送的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置信息，然后系統(tǒng)等待啟動按鈕按下，當(dāng)啟動按鈕按下后，主板控制氣缸，把碳膜片和頂針板壓緊，主板檢測到壓緊信號后通訊口切換至RS485口，主板和子板進(jìn)行握手，主板發(fā)送電阻探測命令，各子板接收到主板命令后對碳膜片上的各個碳膜電阻進(jìn)行阻值檢測，并把數(shù)據(jù)保存到緩存空間，主板等待所有子板探測完畢后，發(fā)送阻值接收命令，各子板接收到命令后把各自探測的碳膜電阻阻值按順序發(fā)送給主板。主板接收到阻值數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，并把通信口切換至RS232口，把阻值數(shù)據(jù)發(fā)送給電腦做進(jìn)一步處理。主板和子板工作流程圖如圖12和圖13所示：

圖12 主板主程序流程圖

圖13 子板主程序流程圖

4 總結(jié)

本文設(shè)計了一種大阻值碳膜片自動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)μ寄て厦總€碳膜電阻進(jìn)行批量檢測，各項檢測參數(shù)能夠通過電腦靈活設(shè)置，檢測精度也能滿足企業(yè)需求，解決了企業(yè)對碳膜電阻檢測的人為誤差，工作效率高，大約能抵3-5個人工，大大節(jié)約了碳膜電阻生產(chǎn)企業(yè)用人成本。

[7] 樓忠校,祝華平.基于AT89C55及ADS1212的工業(yè)用精密計數(shù)秤[J].工業(yè)計量,2011,（6）：29-31.

[8] 陳壽宏，顏學(xué)龍，黃新.基于邊界掃描的SRAM測試技術(shù)的研究與實現(xiàn)[J],計算機測量與控制,2013,21(2)：324-326.

[9] 韓黨群，韓先德，孫鵬杰，楊迪.帆板控制系統(tǒng)設(shè)計[J].西安航空技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2012 30(3)：59-62.

Design of Automatic Detection System for Carbon Film Plate

Zhang Fei1, He Yaqin2, Zhong Yu2
(1.Department of Electrical Engineering, Changzhou Institute of Mechatronic Technology , Changzhou 213164, China；2.Department of Information Engineering, Changzhou Institute of Mechatronic Technology , Changzhou 213164, China.)

In order to improve the detection efficiency of the large resistance carbon film plate, an automatic detection system for carbon film plate is designed. The design of the hardware is described briefly in this paper. Software design procedure is also given. The test results indicate that, this system is efficient and precise. It also has some market value.

Carbon film plate; Automatic detection; Accuracy

TP311

A

1007-757X(2016)10-0064-03

2016.02.21）

張 飛（1981-），男，常州，常州電機職業(yè)技術(shù)學(xué)院，電氣工程學(xué)院，講師，碩士，研究方向：自動化技術(shù)等，常州 213164。

何雅琴（1981-），女，常州，常州電機職業(yè)技術(shù)學(xué)院，信息工程學(xué)院，講師，碩士，研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)等，常州 213164。

仲 雨（1994-），男，興化，常州電機職業(yè)技術(shù)學(xué)院，信息工程學(xué)院，學(xué)生，研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，興化 225700。