基于SST89E58RD2的智能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    隨著電子、電器類產(chǎn)品在社會(huì)生活中的普及，國(guó)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(chǎng)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(duì)于產(chǎn)品的出廠檢測(cè)卻不夠完善，造成產(chǎn)品返修率較高的局面，從實(shí)際情況來(lái)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(cè)時(shí)被發(fā)現(xiàn)的，但是由于目前國(guó)內(nèi)的中小企業(yè)大部分依靠人工借助部分儀器，儀表來(lái)檢測(cè)，使得檢測(cè)效率低、測(cè)試面不廣,存在錯(cuò)檢，誤檢等情況。

    智能測(cè)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(cè)的效率，下面將以一款麻將機(jī)主機(jī)板的智能測(cè)試系統(tǒng)為例，全面闡述設(shè)計(jì)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(xiàng)，利用該特性，設(shè)計(jì)者可使應(yīng)用程序以傳統(tǒng)的80C51時(shí)鐘頻率（每個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)時(shí)鐘）或×2方式（每個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)時(shí)鐘）的時(shí)鐘頻率運(yùn)行。

    FLASH程序存儲(chǔ)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(duì)成品中的器件進(jìn)行重復(fù)編程，SST89E58RD2也可采用在應(yīng)用中編程（IAP），允許隨時(shí)對(duì)兩片F(xiàn)LASH程序存儲(chǔ)器重新配置，即使應(yīng)用程序正在運(yùn)行時(shí)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(chǔ)器，具有ISP（在系統(tǒng)編程）和IAP（在應(yīng)用中編程）功能；

通過(guò)軟件或ISP選擇支持12時(shí)鐘（默認(rèn)）或6時(shí)鐘模式；

SPI（串行外圍接口）和增強(qiáng)型UART；

PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列），具有PWM和捕獲/比較功能；

4個(gè)8位I/O口（P0-P3），1個(gè)4位I/O口（P4）；

3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；

可編程看門狗定時(shí)器（WDT）；

10個(gè)中斷源，4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；

2個(gè)DPTR寄存器；

低EMI方式（ALE禁能）；

兼容TTL和CMOS邏輯電平；

掉電檢測(cè)；

低功耗模式（掉電模式，外部中斷喚醒，空閑模式）。

3 智能測(cè)試系統(tǒng)原理

    本智能測(cè)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(cè)主板進(jìn)行程序下載和通訊；

I2C總線 向被測(cè)主板中的外部E2PROM讀取數(shù)據(jù)；

RS232電路 用于與上位計(jì)算機(jī)的通信；

外部FLASH 主要存放被測(cè)主板的程序目標(biāo)代碼，選用AT29C010A；

指示燈電路，每個(gè)故障點(diǎn)用一個(gè)指示燈指示，總數(shù)有32個(gè)，用4片74HC595做輸出驅(qū)動(dòng)電路；

2個(gè)步進(jìn)按鈕 用于測(cè)試過(guò)程中的步進(jìn)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(cè)試步進(jìn)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(jī)外圍接口芯片較多，故采用GAL16V8D作為控制譯碼電路。

4 智能測(cè)試系統(tǒng)功能

    本文中的智能測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試對(duì)象是自動(dòng)麻將機(jī)的主機(jī)板，以下對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。

    自動(dòng)麻將機(jī)的主要測(cè)試項(xiàng)包括：

    主板供電：內(nèi)部3個(gè)分塊電源；12個(gè)9V交流DO信號(hào)，16個(gè)DI信號(hào)；4個(gè)電源信號(hào)；1個(gè)主電源和3個(gè)分支電源，1個(gè)蜂鳴器，1個(gè)帶I2C的E2PROM；1個(gè)SPI口用于與智能測(cè)試系統(tǒng)通信和程序下載。

    麻將機(jī)主機(jī)板選用AT89S52，該單片機(jī)具有通過(guò)SPI口系統(tǒng)編程（ISP）功能。

    針對(duì)麻將機(jī)主機(jī)板的這些硬件功能，智能測(cè)試系統(tǒng)具有以下幾個(gè)功能接口；

    24個(gè)DO輸出 用于檢測(cè)被測(cè)主板的DI信號(hào)；

    16個(gè)交流/直流DI輸入 用于檢測(cè)被測(cè)主板的DO信號(hào)；

    一個(gè)SPI總線接口 用于被測(cè)主板的程序下載和通訊；

    一個(gè)I2C接口 用于讀寫被測(cè)主板的I²C的E²PROM。

    測(cè)試步驟如下：

（1）被測(cè)主板的電源測(cè)試

    該電源的標(biāo)稱值為5V，判定條件為是否在4.75-5.25V之間，可通過(guò)由一個(gè)N555搭建的SHMILT比較器進(jìn)行判斷，通過(guò)指示燈顯示結(jié)果是否正常。如果電源檢測(cè)不能通過(guò)，后續(xù)的檢測(cè)步驟不再進(jìn)行，并由蜂鳴器提示。

（2）被測(cè)主板的 SPI連接測(cè)試和測(cè)試程序下載

    通過(guò)SPI口串行下載命令讀取被測(cè)主板CPU的特征碼，通過(guò)識(shí)別判斷為AT89S52芯片（麻將機(jī)主機(jī)板選用的單片機(jī)型號(hào)），即認(rèn)為被測(cè)主板已連接上。因?qū)τ赟ST89E58單片機(jī)而言，他的SPI口是一個(gè)完全的SPI口，但AT89E52單片機(jī)的SPI口是用于FLASH的ISP功能，當(dāng)特征碼讀對(duì)后，表明SPI口連線正常，此時(shí)測(cè)試系統(tǒng)將向被測(cè)主板下載測(cè)試程序，該測(cè)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(cè)主可以配合智能測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。

(3)被測(cè)主板的DI功能測(cè)試

     將被測(cè)主板的16點(diǎn)DI分成兩組，8點(diǎn)一組，與測(cè)試系統(tǒng)的DO口線相連，通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)輸出DO信號(hào)經(jīng)被測(cè)主板采樣后，再通過(guò)SPI口通訊讀回采樣數(shù)據(jù)，比較輸出信號(hào)與采樣信號(hào)的異同、判斷是否有通道異常，若存在異常則通過(guò)故障指示燈顯示。

(4)被測(cè)主板的DO功能測(cè)試

    將被測(cè)主板的12個(gè)DO分成2組，8點(diǎn)一組和4點(diǎn)一組，與測(cè)試系統(tǒng)的DI口連接，通過(guò)SPI口通訊命令，讓被測(cè)主板進(jìn)行特定狀態(tài)輸出，測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)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(guò)故障指示燈顯示。

(5)被測(cè)主板的斷電數(shù)據(jù)保存測(cè)試

    因被測(cè)主板另有一個(gè)非常重要的斷電數(shù)據(jù)保存功能，該功能可使被測(cè)主板內(nèi)部的電源檢測(cè)電路一旦檢測(cè)到失去電源后，CPU會(huì)在有限的時(shí)間內(nèi)將一些特征數(shù)據(jù)存放到外部E2PROM(AT24C64)中。針對(duì)此功能，測(cè)試系統(tǒng)將通過(guò)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(guò)指示燈指示。

(6)查看故障指示燈，完成測(cè)試

    以上5個(gè)步驟完成后如果沒(méi)頭有指示燈顯示故障，則可按下下載按鍵，將麻將機(jī)主機(jī)板的程序下載到AT89S52中，完成整個(gè)測(cè)試。如果發(fā)現(xiàn)還有故障，則按后退鍵再次進(jìn)行測(cè)試，以便確認(rèn)故障。

5 智能測(cè)試系統(tǒng)關(guān)鍵的程序代碼

測(cè)試步進(jìn)處理程序:

6 結(jié) 語(yǔ)STRONG>

    本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的智能測(cè)試系統(tǒng)已應(yīng)用于某自動(dòng)麻將機(jī)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(cè)均采用人工檢測(cè)模式，完成檢測(cè)需要花費(fèi)20 min，且檢測(cè)的范圍局限于最主要的幾項(xiàng)指標(biāo)；引入本智能檢測(cè)系統(tǒng)后，只需2min即可完成對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)，且檢測(cè)的范圍覆蓋了絕大部分功能，遇到檢測(cè)不能通過(guò)的產(chǎn)品還可以根據(jù)智能檢測(cè)系統(tǒng)的提示快速、準(zhǔn)確地找到故障源，大大提高了生產(chǎn)效率。

    該智能測(cè)試系統(tǒng)還可以進(jìn)行更深入的開發(fā)：

    (1)目前很多電子產(chǎn)品出廠前需要進(jìn)行帶電老化測(cè)試，但僅僅是帶電空載，如果將智能測(cè)試系統(tǒng)引入老化測(cè)試，模擬產(chǎn)品的工作負(fù)載，使產(chǎn)品在老化測(cè)試的過(guò)程中滿負(fù)荷工作，則能通過(guò)該老化測(cè)試的產(chǎn)品將在實(shí)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(biāo)注序列號(hào)，以及產(chǎn)品的版本號(hào)，如何將產(chǎn)品的實(shí)體與序列號(hào)、版本號(hào)有效地控制起來(lái)，一直是眾多廠家的棘手問(wèn)題，如果將智能測(cè)試系統(tǒng)引入出廠產(chǎn)品的序列號(hào)、版本號(hào)管理也將是非常有效的，利用智能測(cè)試系統(tǒng)的上位機(jī)擴(kuò)展功能，通過(guò)RS232與計(jì)算機(jī)相連，智能測(cè)試系統(tǒng)在向測(cè)試產(chǎn)品下載程序之前已經(jīng)獲取了該產(chǎn)品的版本號(hào)，再根據(jù)當(dāng)天日期和出廠順序等一系列屬性計(jì)算出出廠序列號(hào)，當(dāng)該產(chǎn)品檢測(cè)通過(guò)后，智能測(cè)試系統(tǒng)將序列號(hào)和版本號(hào)上送給上位計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)中的專用軟件將序列號(hào)和版本號(hào)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并將序列號(hào)標(biāo)注在產(chǎn)品上。
 
    目前，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的智能測(cè)試系統(tǒng)正在進(jìn)行二期開發(fā)，擬將智能測(cè)試系統(tǒng)引入老化測(cè)試和出廠序列號(hào)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。