基于51單片機(jī)的鞋套機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

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(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子以及汽車(chē)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(cè)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(shí)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、設(shè)備投資、制造及質(zhì)量保證過(guò)程中引入測(cè)試還能有效地降低成本。因而，測(cè)試已經(jīng)成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的不可或缺的重要環(huán)節(jié)。本文主要針對(duì)鞋套機(jī)控制板電路自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的介紹。

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

1 測(cè)試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 測(cè)試系統(tǒng)的原理框圖

本測(cè)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(yǔ)言編輯一個(gè)操作界面，操作界面包括有啟動(dòng)命令按鈕、輸入信號(hào)的實(shí)時(shí)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(gè)檢測(cè)電路板和外圍借口設(shè)備。檢測(cè)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(cè)信號(hào)采集電路。下位機(jī)主要能模擬控制板所需的傳感器信號(hào)并采集分析控制板電機(jī)的控制信號(hào)其硬件原理框圖如圖1所示。

1.2 51系列STC12C5608單片機(jī)簡(jiǎn)介

STC12C5608單片機(jī)主要性能有以下幾個(gè)方面：高速：1個(gè)時(shí)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(jì)：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(shí)鐘：外部晶體或內(nèi)部RC振蕩器可選，在ISP下載編程用戶(hù)程序時(shí)設(shè)置。片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器：30K/28K/24K/20K/16K/12K/8K/4K字節(jié)，擦寫(xiě)次數(shù)10萬(wàn)次以上。片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)16位定時(shí)器，兼容普通51的定時(shí)器T0/T1，4路PCA也是4個(gè)定時(shí)器。可編程時(shí)鐘輸出功能，T0可在P1．0輸出時(shí)鐘，T1可在P1．1輸出時(shí)鐘。還有硬件看門(mén)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(gè)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(kāi)漏。每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不得超過(guò)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(jì)，通常需要根據(jù)單片機(jī)資料進(jìn)行合理的配置，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的正常運(yùn)行。最小系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)各個(gè)模塊的工作，但是能夠通過(guò)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(jì)

測(cè)試系統(tǒng)整體電路圖設(shè)計(jì)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(guò)兩個(gè)二極管，兩個(gè)二極管上分別承擔(dān)一點(diǎn)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(cè)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(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)

主程序框圖如圖4所示。

圖3 測(cè)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(cè)試臺(tái)與上位機(jī)通信測(cè)試

測(cè)試臺(tái)與上位機(jī)通信測(cè)試主要是指測(cè)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(gè)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(shí)際測(cè)試時(shí)，各傳感器有感應(yīng)時(shí)傳感器下方的shapel框會(huì)填充顏色，表明傳感器的實(shí)時(shí)狀態(tài)。同樣電動(dòng)機(jī)下面的shapel框也能實(shí)時(shí)反映鞋套機(jī)控制板的電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)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(shí)際工作情況。

2.3 上機(jī)位系統(tǒng)測(cè)試界面

如圖6所示，為測(cè)試系統(tǒng)工作時(shí)，上位機(jī)界面的截圖，此時(shí)測(cè)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(gè)部分就是檢測(cè)欄的數(shù)據(jù)，測(cè)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(cè)欄中得到的數(shù)據(jù)就能進(jìn)行質(zhì)量分析，即對(duì)測(cè)試電路板的故障點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，確定是設(shè)計(jì)原因還是生產(chǎn)中的原因。

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

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

表1 測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.1 The result of test

根據(jù)上表測(cè)試結(jié)果表明在50套里面出現(xiàn)錯(cuò)誤的只有2個(gè)，完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。

3 結(jié) 論

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

[1]楊素行．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程[M]．3版．北京：高等教育出版社，2006．

[2]胡漢才．單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M]．2版．北京：清華大學(xué)出版社，2004．

[3]張義和．例說(shuō)51單片機(jī)[M]．3版．北京：人民郵電出版社，2010．

[4]白延敏．51單片機(jī)典型系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例精講[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2009．

[5]彭偉．單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例-基于8051+Proteus仿真[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2009．

[6]范逸之，陳立元．Visual Basic與 RS-232串行通信控制（最新版）[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2005．

[7]許久和．Visual Basic接口設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐[M]．北京：人民郵電出版社，2007．

[8]呂新良，盧江平，宋曉林．電子式互感器電磁兼容試驗(yàn)研究[J]．陜西電力，2010（12）：80-83．

LV Xin-liang，LU Jiang-ping，SONG Xiao-lin．Experimental study on electromagnetic compatibility of electronic transformer[J]．Shaanxi Electric Power，2010（12）：80-83．