基于SST89E58RD2的智能測試系統(tǒng)設(shè)計
隨著電子、電器類產(chǎn)品在社會生活中的普及，國內(nèi)眾多中小企業(yè)也紛紛開始自行研制，生產(chǎn)此類產(chǎn)品以滿足市場的需求，但由于中小企業(yè)人力、物力的局限，往往將主要經(jīng)歷放在了產(chǎn)品的生產(chǎn)上，而對于產(chǎn)品的出廠檢測卻不夠完善，造成產(chǎn)品返修率較高的局面，從實際情況來看，造成產(chǎn)生返修的故障中很大一部分是能夠在出廠檢測時被發(fā)現(xiàn)的，但是由于目前國內(nèi)的中小企業(yè)大部分依靠人工借助部分儀器，儀表來檢測，使得檢測效率低、測試面不廣,存在錯檢，誤檢等情況。
智能測試系統(tǒng)的引入可以很好地解決此類矛盾，幫助企業(yè)提高產(chǎn)品檢測的效率，下面將以一款麻將機主機板的智能測試系統(tǒng)為例，全面闡述設(shè)計原理。
2 SST89E58RD2特性介紹
SST87E58RD2是一款80C51微控制器，包含32KB+8KB FLASH和256+768B的數(shù)據(jù)RAM。SST89E58RD2的典型特性是他的×2方式選項，利用該特性，設(shè)計者可使應(yīng)用程序以傳統(tǒng)的80C51時鐘頻率（每個機器周期包含12個時鐘）或×2方式（每個機器周期包含6個時鐘）的時鐘頻率運行。
FLASH程序存儲器支持傳統(tǒng)的并行編程，也支持串行在系統(tǒng)編程（ISP）。ISP允許在軟件控制下對成品中的器件進行重復(fù)編程，SST89E58RD2也可采用在應(yīng)用中編程（IAP），允許隨時對兩片F(xiàn)LASH程序存儲器重新配置，即使應(yīng)用程序正在運行時也不例外。
SST89E58CD2特性如下：
80C51核心處理單元；
5V的工作電壓，操作頻率為0-40MHz；
64KB的片內(nèi)FLASH程序存儲器，具有ISP（在系統(tǒng)編程）和IAP（在應(yīng)用中編程）功能；
通過軟件或ISP選擇支持12時鐘（默認）或6時鐘模式；
SPI（串行外圍接口）和增強型UART；
PCA（可編程計數(shù)器陣列），具有PWM和捕獲/比較功能；
4個8位I/O口（P0-P3），1個4位I/O口（P4）；
3個16位定時器/計數(shù)器；
可編程看門狗定時器（WDT）；
10個中斷源，4個中斷優(yōu)先級；
2個DPTR寄存器；
低EMI方式（ALE禁能）；
兼容TTL和CMOS邏輯電平；
掉電檢測；
低功耗模式（掉電模式，外部中斷喚醒，空閑模式）。
3 智能測試系統(tǒng)原理
本智能測試系統(tǒng)以SST89E58RD2為核心，其原理框圖如圖1所示，包括：
SPI口線 主要用于向被測主板進行程序下載和通訊；
I2C總線 向被測主板中的外部E2PROM讀取數(shù)據(jù)；
RS232電路 用于與上位計算機的通信；
外部FLASH 主要存放被測主板的程序目標代碼，選用AT29C010A；
指示燈電路，每個故障點用一個指示燈指示，總數(shù)有32個，用4片74HC595做輸出驅(qū)動電路；
2個步進按鈕 用于測試過程中的步進控制，其控制線直接連到SST89E58RD2的P1.1，P1.2口線上；
LED顯示 用于測試步進的顯示，用1片74HC595控制；
DI輸入電路 選用74HC165邏輯芯片，并入串出；
DO輸出電路 選用74HC595邏輯芯片，串入并出；
由于單片機外圍接口芯片較多，故采用GAL16V8D作為控制譯碼電路。
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4 智能測試系統(tǒng)功能
本文中的智能測試系統(tǒng)的測試對象是自動麻將機的主機板，以下對該系統(tǒng)的設(shè)計進行闡述。
自動麻將機的主要測試項包括：
主板供電：內(nèi)部3個分塊電源；12個9V交流DO信號，16個DI信號；4個電源信號；1個主電源和3個分支電源，1個蜂鳴器，1個帶I2C的E2PROM；1個SPI口用于與智能測試系統(tǒng)通信和程序下載。
麻將機主機板選用AT89S52，該單片機具有通過SPI口系統(tǒng)編程（ISP）功能。
針對麻將機主機板的這些硬件功能，智能測試系統(tǒng)具有以下幾個功能接口；
24個DO輸出 用于檢測被測主板的DI信號；
16個交流/直流DI輸入 用于檢測被測主板的DO信號；
一個SPI總線接口 用于被測主板的程序下載和通訊；
一個I2C接口 用于讀寫被測主板的I2C的E2PROM。
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測試步驟如下：
（1）被測主板的電源測試
該電源的標稱值為5V，判定條件為是否在4.75-5.25V之間，可通過由一個N555搭建的SHMILT比較器進行判斷，通過指示燈顯示結(jié)果是否正常。如果電源檢測不能通過，后續(xù)的檢測步驟不再進行，并由蜂鳴器提示。
（2）被測主板的 SPI連接測試和測試程序下載
通過SPI口串行下載命令讀取被測主板CPU的特征碼，通過識別判斷為AT89S52芯片（麻將機主機板選用的單片機型號），即認為被測主板已連接上。因?qū)τ赟ST89E58單片機而言，他的SPI口是一個完全的SPI口，但AT89E52單片機的SPI口是用于FLASH的ISP功能，當特征碼讀對后，表明SPI口連線正常，此時測試系統(tǒng)將向被測主板下載測試程序，該測試程序的代碼放在SST89E58RD2的FLASH地址為0X7000-0X7FF的空間內(nèi)，下載完成后將使被板測主可以配合智能測試系統(tǒng)進行檢測。
(3)被測主板的DI功能測試
將被測主板的16點DI分成兩組，8點一組，與測試系統(tǒng)的DO口線相連，通過測試系統(tǒng)輸出DO信號經(jīng)被測主板采樣后，再通過SPI口通訊讀回采樣數(shù)據(jù)，比較輸出信號與采樣信號的異同、判斷是否有通道異常，若存在異常則通過故障指示燈顯示。
(4)被測主板的DO功能測試
將被測主板的12個DO分成2組，8點一組和4點一組，與測試系統(tǒng)的DI口連接，通過SPI口通訊命令，讓被測主板進行特定狀態(tài)輸出，測試系統(tǒng)通過DI采樣，比較采樣數(shù)據(jù)和輸出特征數(shù)據(jù)的異同、判斷是否有通道異常，若存在異常則通過故障指示燈顯示。
(5)被測主板的斷電數(shù)據(jù)保存測試
因被測主板另有一個非常重要的斷電數(shù)據(jù)保存功能，該功能可使被測主板內(nèi)部的電源檢測電路一旦檢測到失去電源后，CPU會在有限的時間內(nèi)將一些特征數(shù)據(jù)存放到外部E2PROM(AT24C64)中。針對此功能，測試系統(tǒng)將通過I2C總線直接讀取E2PROM內(nèi)部的數(shù)據(jù)判斷斷電數(shù)據(jù)保存是否有效，通過指示燈指示。
(6)查看故障指示燈，完成測試
以上5個步驟完成后如果沒頭有指示燈顯示故障，則可按下下載按鍵，將麻將機主機板的程序下載到AT89S52中，完成整個測試。如果發(fā)現(xiàn)還有故障，則按后退鍵再次進行測試，以便確認故障。
5 智能測試系統(tǒng)關(guān)鍵的程序代碼
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測試步進處理程序: |
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6 結(jié) 語STRONG>
本設(shè)計實現(xiàn)的智能測試系統(tǒng)已應(yīng)用于某自動麻將機的生產(chǎn)廠家，并取得了良好的應(yīng)用效果。以往該廠產(chǎn)品的出廠檢測均采用人工檢測模式，完成檢測需要花費20 min，且檢測的范圍局限于最主要的幾項指標；引入本智能檢測系統(tǒng)后，只需2min即可完成對產(chǎn)品的檢測，且檢測的范圍覆蓋了絕大部分功能，遇到檢測不能通過的產(chǎn)品還可以根據(jù)智能檢測系統(tǒng)的提示快速、準確地找到故障源，大大提高了生產(chǎn)效率。
該智能測試系統(tǒng)還可以進行更深入的開發(fā)：
(1)目前很多電子產(chǎn)品出廠前需要進行帶電老化測試，但僅僅是帶電空載，如果將智能測試系統(tǒng)引入老化測試，模擬產(chǎn)品的工作負載，使產(chǎn)品在老化測試的過程中滿負荷工作，則能通過該老化測試的產(chǎn)品將在實際應(yīng)用中體現(xiàn)出更穩(wěn)定、可靠的性能。
(2)電子產(chǎn)品出廠前都需要標注序列號，以及產(chǎn)品的版本號，如何將產(chǎn)品的實體與序列號、版本號有效地控制起來，一直是眾多廠家的棘手問題，如果將智能測試系統(tǒng)引入出廠產(chǎn)品的序列號、版本號管理也將是非常有效的，利用智能測試系統(tǒng)的上位機擴展功能，通過RS232與計算機相連，智能測試系統(tǒng)在向測試產(chǎn)品下載程序之前已經(jīng)獲取了該產(chǎn)品的版本號，再根據(jù)當天日期和出廠順序等一系列屬性計算出出廠序列號，當該產(chǎn)品檢測通過后，智能測試系統(tǒng)將序列號和版本號上送給上位計算機，計算機中的專用軟件將序列號和版本號存入數(shù)據(jù)庫，并將序列號標注在產(chǎn)品上。
目前，本設(shè)計實現(xiàn)的智能測試系統(tǒng)正在進行二期開發(fā)，擬將智能測試系統(tǒng)引入老化測試和出廠序列號管理，開發(fā)成功后，將可大大完善系統(tǒng)的性能、提高系統(tǒng)的適用范圍。
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