大阻值碳膜片自動檢測系統設計

張飛，何雅琴，仲雨

大阻值碳膜片自動檢測系統設計

張飛，何雅琴，仲雨

為了提高大阻值碳膜片的檢測效率，設計了一種碳膜片自動檢測系統。詳細介紹了碳膜片自動檢測系統的硬件設計，簡要介紹了軟件設計流程。經過調試，該系統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自動化的改造。目前，碳膜片生產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。本文設計了一種碳膜片自動檢測系統，能夠對一整版碳膜片電阻如圖1所示：

圖1 碳膜片

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

1 系統功能

大阻值碳膜片自動檢測系統主要由主控電路板和子板兩部分構成。主控電路板負責采集子板測量的電阻阻值，并對采集的數據進行預處理，然后把數據打包發送給電腦。子板主要負責采集電阻數據，一個測量系統子板的數量可以根據碳膜片的型號進行設定。該系統主要功能如下：

（1）測試結果能發送到電腦端進行顯示，根據不同的顏色區分碳膜電阻是否合格（綠色：合格；紅色：偏大；黑色：偏小。）。

（2）測試參數可設置，如：單/雙聯的選擇、子板塊數、顯示行/列數、測量精度、標稱阻值等。

（3）通過兩個開關一起啟動測試，一整版碳膜電阻測試時間控制在15秒以內。

（4）子板地址可通過撥碼開關設置。

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

圖2 系統組成框圖

測試系統外觀如圖3所示：

圖3 系統外觀圖

2 硬件系統設計

2.1 主控板部分主要電路設計

2.1.1 電源模塊

主控板電源部分采用了一片穩壓電源芯片LM7805,如圖4所示：

圖4 主控板電源模塊圖

2.1.2 內存擴展模塊

由于系統有大量的阻值數據需要保存和處理，AT89C55單片機內部RAM遠遠不能滿足系統需求，為此擴展了一片外部RAM芯片6264，該RAM的容量為8k字節[2]，能夠滿足系統要求。內存擴展模塊圖如圖5所示：

圖5 主控板內存擴展圖

2.1.3 通信模塊

主板部分的通信模塊主要負責和電腦以及子板的通信。由于AT89C55只有一個串行通信口，不能滿足系統要求，所以通信口設計采用了時分復用的方式。系統通過一片模擬多路復用芯片CD4052，在RS232和RS485通信電路之間進行轉換，RS232和RS485的實現分別采用了一片MAX232和MAX485通訊芯片。系統工作時，CD4052首先切換至RS485通信口，主板從子板接收阻值信息，當所有子板把阻值信息發送給主控板后，CD4052切換至RS232，電腦和主控板之間交換數據。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電源設計）外，還需使用+9V和-9V，系統使用了一片電源芯片LM7809產生+9V電壓，使用一片LM7909產生-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，此部分電路負責探測碳膜片電阻的阻值，每塊子板上都使用一片A/D轉換芯片ADS7818，該A/D轉換芯片具有12位轉換精度[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。每塊子板設計了7片CD4051,共56路信號，系統使用了其中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 軟件系統設計

大阻值碳膜片自動檢測系統的工作流程如下：系統上電后，主板、子板初始化，主板接收電腦端發送的系統參數設置信息，然后系統等待啟動按鈕按下，當啟動按鈕按下后，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，主板和子板進行握手，主板發送電阻探測命令，各子板接收到主板命令后對碳膜片上的各個碳膜電阻進行阻值檢測，并把數據保存到緩存空間，主板等待所有子板探測完畢后，發送阻值接收命令，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送給主板。主板接收到阻值數據后對數據進行打包，并把通信口切換至RS232口，把阻值數據發送給電腦做進一步處理。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

本文設計了一種大阻值碳膜片自動檢測系統，該系統能夠對碳膜片上每個碳膜電阻進行批量檢測，各項檢測參數能夠通過電腦靈活設置，檢測精度也能滿足企業需求，解決了企業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，大大節約了碳膜電阻生產企業用人成本。

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

[8] 陳壽宏，顏學龍，黃新.基于邊界掃描的SRAM測試技術的研究與實現[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.帆板控制系統設計[J].西安航空技術高等專科學校學報,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，常州電機職業技術學院，電氣工程學院，講師，碩士，研究方向：自動化技術等，常州 213164。

何雅琴（1981-），女，常州，常州電機職業技術學院，信息工程學院，講師，碩士，研究方向：計算機網絡等，常州 213164。

仲 雨（1994-），男，興化，常州電機職業技術學院，信息工程學院，學生，研究方向：計算機網絡技術，興化 225700。