基于Labview與Keithley設備的自動測試系統

陳環環++李宏新

摘要：本文介紹了一種線路板自動測試系統，軟件平臺采用Labview，信號測試通過Keithley多通道掃描來實現，測試精確、快速，實用易開發。

關鍵詞：Labview；Keithley；自動測試；線路板

中圖分類號：TN949 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）007-000-01

一、開發背景

隨著電子行業的發展，人們也越來越認識到測試技術的重要性，同時也對測試效率和測試質量都有了更高的要求。本自動測試系統針對線路板測試（包括電壓測試和信號測試）設計，最大限度的省掉人工干預，避免人工操作產生錯誤判斷而導致不良品流出，同時在人工成本日益增加的今天，縮短生產工時，大大降低生產成本。

二、自動測試系統簡介

自動測試系統由計算機作為主控，由硬件系統、吉時利設備和測試探針平臺組成。硬件系統負責通過232接收計算機指令，將指定電壓輸入給待測線路板，并將信號回發至計算機；吉時利設備通過232接收計算機各通道配置及自動掃描指令，將線路板輸入信號及輸出信號通過2700多通道切換實現高級掃描測量，并將測量結果傳遞給計算機；計算機有人工操作界面，負責結果是否合格的判斷顯示，同時將測量結果上傳至數據庫，實現測試信息可追溯。

計算機軟件設計平臺采用Labview， Labview是由美國國家儀器（NI）公司研制開發一種程序開發環境，似于C和BASIC的一種圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。圖形化編程簡單易用，能高效的完成項目開發。經過多年的發展，Labview在測試測量領域獲得了廣泛的承認。至今，大多數主流的測試儀器、數據采集設備都擁有專門的Labview驅動程序，使用Labview可以非常便捷的控制這些硬件設備。

線路板信號檢測由硬件系統通過IO口完成，硬件系統CPU采用STM32F103xx系列，STM32F103xx增強型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC內核，工作頻率為72MHz，內置高速存儲器（高達128K字節的閃存和20K字節的SRAM），豐富的增強I/O端口和聯接到兩條APB總線的外設。CPU高效可靠，易開發。

電壓及電流檢測由吉時利設備完成，Keithley采用2700系列多通道開關控制模塊，能實現高精度、功能可設置的多通道快速掃描測量。每一個通道都能獨立的設置功能、量程、速度、交流帶寬、濾波、偏置補償等，大大提高了可應用性。

三、自動測試系統硬件設計

硬件系統包括CPU、鍵盤、繼電器、液晶、指示燈及232通信口，鍵盤負責手動控制電壓高低檔位及相電壓切換；信號檢測是線路板輸出處理成的IO信號；232通訊負責實現硬件系統的計算機控制。

四、自動測試系統軟件設計

1.硬件系統控制和數據讀取

計算機通過232控制硬件系統繼電器動作順序和方式，以實現不同相位和不同檔位電壓的切換，同時讀取硬件系統檢測到的硬件信息。硬件系統的控制采用事件模式，事件結構是Labview編程結構的精髓所在。它類似于單片機中斷功能，優點在于不占用CPU資源。比如按鍵按下串口發送數據，以及設置鍵盤快捷鍵等功能，事件結構比查詢結構節省資源，能靈活響應需求指令。

2.吉時利設備的配置及控制掃描檢測

吉時利2700設備有兩個插槽可用于安裝開關模塊，上面的插槽為1號槽，下面的插槽為2號槽，當插槽1，2都插入7700開關模塊，所提供的通道為101到122和201到222，使多通道測量成為可能。測試前，首先配置設備端口屬性包括：波特率、數據位、停止位、校驗方法、有無流控制等。然后配置各通道測試信息，包括：掃描通道范圍、通道功能、量程、精度、位數、掃描時間、掃描次數等。配置完成后，等待高級掃描指令，讀取測試結果。本測試系統使用直流電壓、交流電壓、交流電流3種測量模式，量程分別設置為100VDC、750V、和100mA，設置完成后，等待高級掃描指令，上傳給計算機各通道測試結果。

3.自動測試過程

以三相三線電能表電源板測試為例說明整個測試過程。通過按鍵啟動測試，首先切電壓檔位1的A相電壓，等待電源穩定后測試，讀取硬件系統檢測到的IO信息，然后讀取吉時利設備的電壓電流測量值，測試完成。然后切B相電壓、C相電壓分別讀取測量數據。電壓檔位1測試完成后，自動切至電壓檔位2和電壓電壓檔位3，全部測試完成后，計算機控制硬件系統自動斷電，將測試完成的板取下，如果合格，放至良品區，不合格放至不良品區，后重復操作繼續測試。

4.測試數據上傳

測試數據保存采用兩種模式，網絡模式和本地模式，如果網絡正常，將數據上傳至服務器，如果登錄異常，則會先將數據保存至本地計算機，等網絡正常后，自動將本地數據上傳并清空。兩種模式均采用UDL方式與sql_server連接，udl文件主要包含OLE DB provider， server information， user ID， password， default database等信息，連接完成后，若未找到指定表名稱，需要先建表，然后通過DB Tools List Columns和DB Tools Insert Data將數據保存至表中，完成數據上傳。

五、結束語

自動測試系統的應用，降低了操作人員的勞動強度，縮減了勞動成本，提高了生產質量。本文介紹了線路板測試系統組成及各部分功能和實現方法，采用模塊化設計，便于后期升級，使整個測試過程自動完成，高效率、高準確性，同時將測試數據保存，便于后期追蹤，有很強的實用性。

參考文獻：

[1]劉君華.基于LABVIEW的虛擬儀器的設計[J].北京：電子工業出版社，2003.1.

[2]李華.單片機通用接口技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，1999.

[3]潘永雄.新編單片機原理與應用.西安：西安電子科技大學出版社，2007.