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我所承制的某一類型電路，測(cè)試過(guò)程相似，功能參數(shù)相近，為提高電路測(cè)試效率，有必要研制該類電路的通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)。本文基于自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和該類電路的測(cè)試要求，主要通過(guò)并聯(lián)自動(dòng)測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)來(lái)完成該類電路通用測(cè)試平臺(tái)制作。我所承制的某一類系列電路傳統(tǒng)測(cè)試方法是使用通用儀器檢測(cè)設(shè)備手動(dòng)完成，目前存在測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、檢測(cè)效率低、無(wú)法聯(lián)測(cè)的問(wèn)題，由于該產(chǎn)品每批次的數(shù)量多，目前測(cè)試設(shè)備不能滿足研制和生產(chǎn)的需求。因此，需要制作專用的自動(dòng)測(cè)試裝置，來(lái)提高測(cè)試效率，以滿足研制和生產(chǎn)的需求。

1自動(dòng)測(cè)試裝置的整體方案

1.1設(shè)計(jì)原則

電路測(cè)試系統(tǒng)要求操作容易，接口簡(jiǎn)單，有聲光提示；可顯示現(xiàn)行狀態(tài)，在測(cè)數(shù)據(jù)，還可以存儲(chǔ)已測(cè)數(shù)據(jù)；提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本。

1.2設(shè)計(jì)方案

為提高測(cè)試效率，考慮電路測(cè)試要求特點(diǎn)，整套測(cè)試裝置包含：?jiǎn)误w測(cè)試裝置、并聯(lián)測(cè)試裝置兩種裝置。并聯(lián)測(cè)試裝置，是提高測(cè)試效率的關(guān)鍵裝置。耗時(shí)較長(zhǎng)、能夠分辨的產(chǎn)品性能參數(shù)都在該裝置上完成測(cè)試。各待測(cè)產(chǎn)品的供電、輸入信號(hào)并聯(lián)，同時(shí)供電和啟動(dòng)，應(yīng)用MCU高速采樣各電路的輸出信號(hào)特征，來(lái)判斷各電路的功能參數(shù)是否滿足指標(biāo)要求。能夠單次完成多個(gè)產(chǎn)品的檢測(cè)，因此提高了測(cè)試效率。單體測(cè)試裝置，在生產(chǎn)檢測(cè)時(shí)主要用來(lái)測(cè)試需要與輸入信號(hào)即時(shí)互動(dòng)、并聯(lián)測(cè)試無(wú)法完成的產(chǎn)品功能參數(shù)。同時(shí)該裝置具備電路模塊的全功能測(cè)試功能，便于產(chǎn)品維修。此系列電路自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)能完成對(duì)這類電路各種參數(shù)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試。自動(dòng)測(cè)試裝置主要由主控箱、并聯(lián)測(cè)試母板、單體測(cè)試母板、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等構(gòu)成。兩種測(cè)試母板可放入例行試驗(yàn)箱內(nèi)，與主控箱之間用自制多線電纜連接；打印機(jī)接往計(jì)算機(jī)；主控箱收集的數(shù)據(jù)可通過(guò)U盤或存貯卡轉(zhuǎn)往計(jì)算機(jī)，或使用串口線進(jìn)行通訊。自動(dòng)測(cè)試裝置組成框圖如圖1所示。主控箱是自動(dòng)測(cè)試裝置的核心部分，擬采用市售微型計(jì)算機(jī)機(jī)箱或工控機(jī)機(jī)箱作為外殼，面板上裝7～inLCD屏、操作鍵盤、U盤接口和兩種測(cè)試母板接口，直接使用V交流電源。此自動(dòng)測(cè)試裝置包含單體測(cè)試和并聯(lián)測(cè)試。待測(cè)電路均通過(guò)轉(zhuǎn)圖3并聯(lián)測(cè)試電路組成框圖接板立式插裝在測(cè)試母板上，爭(zhēng)取單塊測(cè)試母板上的最大測(cè)試數(shù)量。測(cè)試母板最大尺寸由高低溫試驗(yàn)箱箱內(nèi)可用空間決定，周邊預(yù)留置物架和板間互連及外連接插的空間。根據(jù)并聯(lián)測(cè)試母板的尺寸，其分布為：行×5列。板子上電路的具體分布情況如圖2所示。產(chǎn)品轉(zhuǎn)接板與測(cè)試母板的連接采用所內(nèi)成熟的連接方式，保證連接的耐用性和可靠性。下面以并聯(lián)測(cè)試為代表來(lái)介紹自動(dòng)測(cè)試臺(tái)的原理。一套并聯(lián)測(cè)試臺(tái)包含一個(gè)并聯(lián)測(cè)試控制臺(tái)和多個(gè)并聯(lián)測(cè)試母板。并聯(lián)測(cè)試母板之間通過(guò)并聯(lián)插頭座互聯(lián)并與主控制箱連接。采用并聯(lián)方式測(cè)試，單次測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，但單次測(cè)試的產(chǎn)品數(shù)量多，測(cè)試效率提高很多，而且自動(dòng)測(cè)試，降低了人為因素。存貯數(shù)據(jù)可以方便后續(xù)分析處理。

2電參數(shù)檢測(cè)分析

2.1電參數(shù)檢測(cè)分析

在此電路自動(dòng)測(cè)試過(guò)程中，系統(tǒng)需要完成的工作包括：為電路提供一次電源，使電路可以正常工作；提供電路的各種控制指令；產(chǎn)生各種信號(hào)至待測(cè)產(chǎn)品中；采集電路工作中的各輸出信號(hào)；測(cè)量電路特征參數(shù)。此系列電路的特征參數(shù)包括兩種電流參數(shù)、兩種電壓參數(shù)和種功能測(cè)試。

2.1.1電流參數(shù)

產(chǎn)品的電流參數(shù)，在同一點(diǎn)不同時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)。參數(shù)要求分別是≤1μA和≤0μA。檢測(cè)方法：使用相同的電阻進(jìn)行電流采樣，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間采樣后，用不同放大率信號(hào)放大器處理后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，測(cè)得電流值。

2.1.2電壓參數(shù)

產(chǎn)品的電壓參數(shù)，范圍為8V～15V。電壓參數(shù)高于測(cè)試系統(tǒng)電源電壓，采取高阻分壓的方式進(jìn)行取樣測(cè)量。

2.1.3其它信號(hào)和功能

產(chǎn)品的其他信號(hào)用于判定產(chǎn)品功能，信號(hào)幅度均在測(cè)試系統(tǒng)電源電壓內(nèi)，可以直接輸入MCU及其接口電路進(jìn)行處理。產(chǎn)品的功能都是在產(chǎn)品工作過(guò)程中完成的。根據(jù)各功能的要素，在適當(dāng)時(shí)機(jī)前后對(duì)各待測(cè)產(chǎn)品的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行高速采樣，按照功能合格判據(jù)進(jìn)行判斷，給出各產(chǎn)品各功能各自合格與否的指示。

3測(cè)試系統(tǒng)原理介紹

在并聯(lián)測(cè)試中，一次可測(cè)試多塊電路，所有電路共用8個(gè)輸入信號(hào)（包括供電正負(fù)極、裝定正負(fù)極、啟動(dòng)、CG、LB、Reset等），各電路的6個(gè)輸出信號(hào)（3個(gè)數(shù)字信號(hào)，3個(gè)模塊信號(hào)）獨(dú)立，由一片單片機(jī)進(jìn)行預(yù)處理，然后將采集到的數(shù)據(jù)以串行通信的方式發(fā)送到主控箱，進(jìn)行進(jìn)一步處理與顯示等。并聯(lián)測(cè)試組成框圖如圖3所示。系統(tǒng)由主控單元、裝定接口控制單元、裝定接口驅(qū)動(dòng)電路、LCD顯示模塊、鍵盤輸入單元、串口通信模塊、Flash存儲(chǔ)單元和U盤接口電路組成。關(guān)聯(lián)測(cè)試母板上插座排布采用排5列布局，每塊母板共放置塊電路，如圖4所示。每行5塊電路組成一個(gè)行單元，由一塊微控制器采集各電路的6個(gè)輸出信號(hào)，然后再通過(guò)I2C通信將采集數(shù)據(jù)傳輸至主控單元，進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示。主控單元控制整個(gè)測(cè)試裝置的工作流程，外置電源開(kāi)關(guān)、功能選擇、開(kāi)始測(cè)試等按鍵；擴(kuò)展了U盤接口電路，可以將測(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在U盤中；擴(kuò)展了串行通信接口，可以將測(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理；外置8MBFlash存儲(chǔ)器，可以將測(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其中。顯示模塊采用通用7寸的TFTLCD。

4軟件設(shè)計(jì)

按照設(shè)計(jì)要求，主控單片機(jī)主要完成以下功能：

◆與顯示屏進(jìn)行通信——傳送數(shù)據(jù)、接收命令

◆控制各項(xiàng)測(cè)試過(guò)程——通訊檢測(cè)、開(kāi)始測(cè)試、數(shù)據(jù)讀取

◆接收測(cè)試單片機(jī)傳送來(lái)的數(shù)據(jù)——通訊成功個(gè)數(shù)、產(chǎn)品合格個(gè)數(shù)、按鈕顏色及功能數(shù)據(jù)參數(shù)

◆處理接收到的數(shù)據(jù)——計(jì)算、判斷、存儲(chǔ)針對(duì)以上需求，主控單片機(jī)每項(xiàng)測(cè)試過(guò)程，設(shè)置了測(cè)試過(guò)程狀態(tài)標(biāo)志。當(dāng)主控單片機(jī)接收到顯示屏的命令后進(jìn)行判斷，對(duì)相應(yīng)的測(cè)試過(guò)程狀態(tài)標(biāo)志置位，主控單片機(jī)進(jìn)入相應(yīng)測(cè)試過(guò)程。測(cè)試完成后，將測(cè)試過(guò)程狀態(tài)標(biāo)志清除。

5設(shè)計(jì)結(jié)果

根據(jù)以上方法進(jìn)行了測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和相關(guān)MCU的軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)調(diào)試，制作出了符合其中一款產(chǎn)品要求的自動(dòng)測(cè)試裝置。該裝置經(jīng)過(guò)MCU的軟件微調(diào)和控制器中界面調(diào)整，可以較快地改造成該系列其他產(chǎn)品的檢測(cè)裝置，能夠完成某系列電路產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定的全部電性能檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)單人操作，簡(jiǎn)便、易用、省力；界面簡(jiǎn)潔，過(guò)程及結(jié)果顯示清晰。原測(cè)試臺(tái)測(cè)試一塊電路需要花費(fèi)約5min左右的時(shí)間，設(shè)計(jì)的自動(dòng)測(cè)試臺(tái)同時(shí)可以測(cè)試塊電路，相當(dāng)于測(cè)試一塊電路只需要6s時(shí)間，而且操作很簡(jiǎn)單，大大提高了測(cè)試效率，保障了電路的正常生產(chǎn)。文中在分析了某系列電路檢測(cè)電參數(shù)的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的電參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，此測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有很好的人機(jī)交互性能，使用靈活方便，提高了測(cè)試效率和測(cè)試準(zhǔn)確率，減少了大量的人工成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

作者：楊翠俠  吳力濤  楊瓊楠  張?jiān)鳊?單位：中國(guó)兵器工業(yè)第研究所