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

摘要：設(shè)計(jì)了上下位嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架，下機(jī)位的測(cè)試設(shè)備模擬產(chǎn)品的實(shí)際工作狀態(tài)，提供通過(guò)原來(lái)由傳感器所獲得的輸入信號(hào)，并采集產(chǎn)品上電動(dòng)機(jī)的控制信號(hào)，分析和判斷這個(gè)信號(hào)，將結(jié)果傳送到到上位機(jī)，由上位機(jī)記錄結(jié)果，測(cè)試系統(tǒng)硬件部分以51系列STC12LC5608單片機(jī)為核心，測(cè)試系統(tǒng)具有可靠性高、操作界面友好、自動(dòng)化程度強(qiáng)等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；傳感器；單片機(jī)；測(cè)試系統(tǒng)

    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。

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TC12C 5608單片機(jī)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：0～35 MHz，相當(dāng)于普通51：0～420MHz。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20 mA，但整個(gè)芯片最大不得超過(guò)55 mA。
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。
    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。

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。

    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。
    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。

    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。