肖 薇，張 雷

（中國電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所，沈陽110032）

1 引 言

為完成某型號(hào)12位測溫電路在-55℃～85℃溫度區(qū)間內(nèi)的測溫誤差電參數(shù)測試任務(wù)，原有測試系統(tǒng)采用拉溫試驗(yàn)的方式，將測試電路與試驗(yàn)板同時(shí)置于溫箱中進(jìn)行測試[1]，每只電路測試時(shí)間為282分鐘，不能滿足大批量生產(chǎn)測試需要。如為了節(jié)省時(shí)間采取抽樣測試，則又無法剔除個(gè)別溫度點(diǎn)超差的故障電路。故此，為滿足質(zhì)量要求，同時(shí)提高生產(chǎn)效率，降低成本，研制測溫電路全溫區(qū)測試系統(tǒng)，滿足質(zhì)量和效率需求[2]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測溫電路全溫區(qū)測試系統(tǒng)采用系統(tǒng)集成方式，分為上位機(jī)、下位機(jī)、測試板、程控電源和萬用表五部分。以上位機(jī)為核心，由其集中控制測試板上的下位機(jī)及可編程多路電源協(xié)同工作，給測試板施加控制激勵(lì)并采集測溫電路輸出結(jié)果，同時(shí)自動(dòng)生成測試報(bào)表，完成模塊參數(shù)測試任務(wù)。測溫電路全溫區(qū)測試系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

圖1 測溫電路全溫區(qū)測試系統(tǒng)組成框圖

3 硬件設(shè)計(jì)

下位機(jī)（C8051F410）經(jīng)由 D/A（MAX541）將 16位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)代替溫度傳感器信號(hào)，通過改變測溫電路溫度測量引腳輸入電壓的方式，達(dá)到在整個(gè)測溫區(qū)間（-55℃～85℃）實(shí)現(xiàn)測溫電路輸出結(jié)果測量的效果[3-4]。CPLD作為邏輯控制芯片，實(shí)現(xiàn)測溫電路輸出串并轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理功能。

3.1 DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)

采用2.048V穩(wěn)壓芯片輸出電壓作為MAX541的基準(zhǔn)。單片機(jī)輸出的設(shè)定電壓值DA_DATA_D經(jīng)由光耦隔離后以DA_DATA_A作為MAX541設(shè)定值輸入，由MAX541將數(shù)字溫度設(shè)定值轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)由DA_OUT輸入至被測測溫電路溫度輸入引腳[5]。DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊硬件原理如圖2所示。

圖2 DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊電路原理圖

3.2 單片機(jī)及CPLD控制模塊設(shè)計(jì)

采用C8051F410單片機(jī)及EPM7128S可編程邏輯器件作為下位機(jī)核心控制器，外接RS232串口通訊電路、電源電路、JTAG下載電路等部分。測試時(shí)，單片機(jī)從輸出-55℃/85℃時(shí)對(duì)應(yīng)的16位數(shù)字量開始，逐步提升/降低輸入電壓信號(hào)[6]。同時(shí)由CPLD采集12位被測溫度修正電路的溫度測量結(jié)果Q1～Q12，進(jìn)行數(shù)字邏輯轉(zhuǎn)換后通過DDAT反饋給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)全溫區(qū)測溫誤差監(jiān)測。單片機(jī)及CPLD控制模塊硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖3、圖4所示。

圖3 單片機(jī)控制模塊電路原理圖

圖4 CPLD控制模塊電路原理圖

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件采用VC 2005進(jìn)行設(shè)計(jì)和編寫，通過設(shè)備的通訊協(xié)議，借助簡潔且功能完善的界面，完成上位機(jī)、測試設(shè)備及下位機(jī)的通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)、可編程多路電源及萬用表的控制，完成測試誤差的全溫區(qū)自動(dòng)測試，獲取并顯示相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)，測試完成后自動(dòng)生成報(bào)表。上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)提供便于交互的GUI控制界面；

(2)通信協(xié)議的建立；

(3)上位機(jī)、下位機(jī)指令與數(shù)據(jù)交互；

(4)測試數(shù)據(jù)的讀取、分析、存儲(chǔ)及顯示；

(5)多路電源輸出控制；

(6)控制指令發(fā)出及測試邏輯實(shí)現(xiàn)；

(7)測試結(jié)果圖形化顯示；

(8)自動(dòng)生成、打印測試數(shù)據(jù)報(bào)表。

上位機(jī)軟件主要函數(shù)流程圖如圖5所示。

圖5 上位機(jī)軟件主要函數(shù)流程圖

4.2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

下位機(jī)軟件采用KEIL C編寫，運(yùn)行于以C8051F410為核心的硬件平臺(tái)上。下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)由輸出信號(hào)控制部分、信號(hào)采集部分、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分、通訊部分等組成[7]。輸出信號(hào)控制部分在上位機(jī)的命令下控制輸出16位D/A激勵(lì)信號(hào)，使測溫電路輸出特定溫度數(shù)據(jù)；信號(hào)采集部分負(fù)責(zé)采集測溫電路輸出數(shù)據(jù)[8]；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分執(zhí)行測溫電路數(shù)據(jù)處理；通訊部分實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)指令、數(shù)據(jù)的互傳。

啟動(dòng)程序后，系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化，并設(shè)置時(shí)鐘、串口及異常中斷。判斷是否接收到上位機(jī)控制信號(hào)，如是，則啟動(dòng)測試，向下位機(jī)發(fā)送激勵(lì)控制信號(hào)，并讀取測溫電路輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后將結(jié)果上傳給上位機(jī)；如否，則繼續(xù)等待上位機(jī)指令。下位機(jī)軟件流程圖如圖6所示。

圖6 下位機(jī)軟件流程圖

5 系統(tǒng)測試

啟動(dòng)程序后，全溫區(qū)測試系統(tǒng)會(huì)判斷程序是否多次啟動(dòng)，如果已經(jīng)啟動(dòng)了程序，則彈出“同一程序不可多次啟動(dòng)”對(duì)話框。啟動(dòng)成功后，點(diǎn)擊“建立連接”，測試所有設(shè)備通訊狀態(tài)。通訊成功后會(huì)彈出“連接成功”對(duì)話框。填寫和選擇樣品編號(hào)、試驗(yàn)項(xiàng)目、三溫選擇、組別等測試產(chǎn)品相關(guān)信息。如果要進(jìn)行全溫區(qū)升降溫測試，點(diǎn)擊“自動(dòng)測試”；如果要進(jìn)行單項(xiàng)測試，點(diǎn)擊相應(yīng)的測試項(xiàng)?！皢尾綔y試”可以針對(duì)設(shè)定值所在溫度點(diǎn)進(jìn)行單次測試。相應(yīng)的測試及界面顯示情況如圖7、圖8和圖9所示。

圖7 上位機(jī)軟件操作界面

圖8 合格電路測試效果圖

圖9 不合格電路測試效果圖

測試完成后，點(diǎn)擊“超限溫度點(diǎn)”將彈出警告和超限的溫度點(diǎn)。點(diǎn)擊“保存圖像”或“生成Excel”，會(huì)在默認(rèn)路徑（測試程序所在路徑下）生成測溫圖形或自動(dòng)測試報(bào)表如圖10所示。測試系統(tǒng)實(shí)物圖如圖11所示。

圖10 自動(dòng)生成測試數(shù)據(jù)報(bào)表

圖11 測試系統(tǒng)實(shí)物圖

6 結(jié) 束 語

本測試系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)測溫電路在全溫區(qū)內(nèi)升降溫共計(jì)282個(gè)溫度點(diǎn)測溫誤差的自動(dòng)測試任務(wù)并自動(dòng)生成測試報(bào)表，同時(shí)兼容其它溫度轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)品。每只電路測試時(shí)間由原來拉溫試驗(yàn)的最少282分鐘減少到70秒，效率提高240倍。在大幅度提高測試速度的同時(shí)，測試準(zhǔn)確度也大幅提高，能更有力地保障產(chǎn)品質(zhì)量。該系統(tǒng)的完成，降低了人工成本，避免人工讀數(shù)造成的測試誤差，同時(shí)提高生產(chǎn)效率，能勝任長時(shí)間、不間斷、大批量測試需要。