【正文】 戶最終提供 的接口有 11 個(gè)，分別以 TP TP?? 、 TP11 計(jì)。詳細(xì)接口如下圖 11： ??? 這里指 TC161 的生產(chǎn)廠家 正文： 微電腦吸塵器控制板量產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4 圖 11 T161 測(cè)試 治具接口 Figure 11 Fixture interface 各接口說明如下： TP1： 接工作電源正極 ，用于檢查測(cè)試系統(tǒng)是否工作在正常電壓下 TP2：接地 TP3： 接 NTC 熱敏電阻，用于測(cè)試 溫度保護(hù) 電路是否正常 TP4：接 某交流信號(hào)，用于測(cè)試 50 赫茲的同步信號(hào) 是否輸入到 TC161 TP5：接某 電阻，用于 測(cè)試 過壓保護(hù) 電路是否正常 TP6： 該接口用于測(cè)手元 電壓 TP7： 該接口用于 測(cè)基準(zhǔn)時(shí)鐘 TP8： 手柄插頭之一，通過此接口與手柄連接 TP9：手柄插頭之一，通過 此接口與手柄 連接 TP10：用于測(cè)量 通過 負(fù)載（ 電動(dòng)機(jī) ） 的 電流 TP11：用于測(cè)量 通過 負(fù)載（ 電動(dòng)機(jī) ） 的 電流 2. 需要測(cè)試的參數(shù) （ 1） 必要的說明 由于即將介紹的許多參數(shù)跟如圖 12 所示的手柄有關(guān)，所以下面就該手柄做些必要的說明。 正文： 微電腦吸塵器控制板量產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 5 圖 12 手柄與吸塵器的拓?fù)潢P(guān)系 圖 Figure 12 Topotaxy chart between handle and vacuum 該手柄的作用是控制 TC161 的工作模式。 TC161 一共分 5 種工作模式：空閑模式（開關(guān) S S S3 全部斷開）、模擬鍵盤關(guān)閉模式（僅開關(guān) S1 合上）、模擬鍵盤 低 檔模式（僅開關(guān) S2 合上）、模擬鍵盤高檔模式（僅開關(guān) S3 合上）、異常模式（專指手柄突然掉落或者被拔下）。每種工作模式分別對(duì)應(yīng)關(guān)于電流和關(guān)于電壓的兩個(gè)參數(shù)。 不難發(fā)現(xiàn)，以上所說的工作模式中有三個(gè)模式都帶有“模擬鍵盤”這個(gè)四個(gè)字。為什么 有這么一 說呢？ 原來 通過該手柄控制微電腦的工作模式的方法與傳統(tǒng)的鍵盤直接控制電動(dòng)機(jī)的方式不同，當(dāng)按下手柄中的某一個(gè)按鈕時(shí)，實(shí)際上是在給控制板發(fā)一個(gè)信號(hào)，而控制板在查詢到此信號(hào)的變化時(shí)， 決定對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)出停止、小功率或大功率的信號(hào)。因而，該手柄實(shí)際上是起到一個(gè)模擬鍵盤的作用。 （ 2） 需要測(cè)試的參數(shù) 1) 工作電壓 此參數(shù)檢測(cè) TC161 是否工作在正常電壓范圍內(nèi)，由 TP1 接入。 2） NTC 熱敏電阻電壓 此參數(shù)檢測(cè) TC161 內(nèi)部溫度 保護(hù)電路 是否正常， NTC 熱敏電阻兩端的電壓與溫度成負(fù)相關(guān)，由 TP3 接入。 3） 交流信號(hào)頻率 此參數(shù)測(cè)試 TC161 內(nèi)的信號(hào)是否同步（頻率為 50Hz），由 TP4 接入。 正文： 微電腦吸塵器控制板量產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 4） 過壓 此參數(shù)測(cè)試 TC161 的電壓 保護(hù)電路是否正常 ，由 TP5 接入。 5） 基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率 此參數(shù)測(cè)基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率，一般為 16K 赫茲左右，由 TP7 接入。 6） 手元基準(zhǔn)電壓 “手元”是繼承日本公司的叫法，即手柄的意思。此參數(shù)為空閑 模式下 TP6點(diǎn)的電壓 。 7） 空載電流 此參數(shù)為空閑 模式下通過 TC161 電動(dòng)機(jī) 的電流，理論情況下應(yīng)該為 0。 8）低 檔電壓 此參數(shù)為 模擬鍵盤 低 檔模式下 TP6 點(diǎn)的電壓。 9）低 檔電流 此 參數(shù) 為 模擬鍵盤 低 檔模式下通過 TC161 電動(dòng)機(jī) 的電流。 10） 高檔電壓 此 參數(shù) 為 模擬鍵盤 高檔模式下 TP6 的電壓。 11） 高檔電流 此 參數(shù) 為 模擬鍵盤 高檔模式下通過 TC161 電動(dòng)機(jī) 的電流。 12） 停止電壓 此 參數(shù) 為 模擬鍵盤 停止模式下 TP6 的電壓。 13） 停止電流 此 參數(shù) 為 模擬鍵盤 停止模式下通過 TC161 電動(dòng)機(jī) 的電流。 14） 手元拔出 電壓 此 參數(shù) 為異常模式下 TP6 的電壓 。 15） 手元拔出電流 此參數(shù)為異常模式下通過 TC161 電動(dòng)機(jī) 的電流 正文： 微電腦吸塵器控制板量產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 7 二 、 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 根據(jù) 上一章的 需求 分析 ，作者設(shè)計(jì)出了 控制板 TC161 的 測(cè)試系統(tǒng) ，測(cè)試儀器 如圖 21。 圖 21 測(cè)試系統(tǒng)實(shí)物圖片 Figure 21 Actual pic of test system 下面兩節(jié)將詳細(xì)介紹該系統(tǒng)的主要功能要求及其測(cè)試原理。 （一）功能要求 毋庸諱言，該測(cè)試系統(tǒng)最主要的功能應(yīng)該是準(zhǔn)確地 測(cè)試出需求分析中的各個(gè)參數(shù)大小并及時(shí)通過顯示模塊顯示出來 。具體地講，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能： （ 1） 頻率的測(cè)量 可以測(cè)量出 交流信號(hào)頻率和基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率這兩個(gè)參數(shù) 。應(yīng)該 注意這兩個(gè)頻率一個(gè)是低頻一個(gè)是高頻，因此運(yùn)用到的測(cè)量方法會(huì)有所不同。 （ 2） 電壓的測(cè)量 可以測(cè)量以下 8 個(gè)參 數(shù)的電壓 ：工作電壓、 NTC 熱敏電阻電壓、過壓、手元基準(zhǔn) 電壓、低檔電壓、高檔電壓、停止電壓和手元拔出電壓 。 其中最后五個(gè)參數(shù)測(cè)量點(diǎn)為都為 TP6 這個(gè)接口。 （ 3） 電流的測(cè)量 可以測(cè)量以下 5 個(gè)參數(shù)的電流：空載電流、低檔電流、高檔電流、停止電流正文： 微電腦吸塵器控制板量產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8 以及手元拔出電流。注意這五個(gè)電流的側(cè)兩點(diǎn)都為 TP10 和 TP11 接口。 （ 4） 測(cè)試結(jié)果的呈現(xiàn) 能將每一步測(cè)量的結(jié)果都實(shí)時(shí)地顯示出來；需要有一個(gè)指示燈說明測(cè)量正在進(jìn)行、一個(gè)指示燈說明此控制板為壞板、一個(gè)指示燈說明此控制板為好板；當(dāng)測(cè)量出現(xiàn)異常，即測(cè)試的某個(gè)參數(shù)不在其指定范圍之內(nèi)時(shí)， 有相關(guān)設(shè)備發(fā)出報(bào)警的聲音。顯示面板如圖 22。 圖 22 測(cè)試系統(tǒng)顯示面板 Figure 22 Display mainboard of test system （二）基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng) 由于單片機(jī)體積小、重量輕、成本低，且具有較強(qiáng)的控制功能和多種計(jì)算能力，因此單片機(jī)自問世以來便大量應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)當(dāng)中。在基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)中， 經(jīng)常需要對(duì)一些現(xiàn)場(chǎng)物理量進(jìn)行采樣， 最后 將采樣結(jié)果或進(jìn)一步處理的結(jié)果顯示出來，同時(shí) 輸出需要的物理量反過來控制被測(cè)對(duì)象以及相關(guān)設(shè)備。 1． 系統(tǒng)構(gòu)成 下面給出一個(gè) 典型的，比較全面的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。如圖 23，圖中間是單片機(jī)的主機(jī)板。圖的左邊為計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備，包括鍵盤顯示器等。圖的右邊為被測(cè)控對(duì)象，總稱為用戶。 液晶顯示屏 好 板指示燈 壞板指示燈 運(yùn)行指示燈 正文： 微電腦吸塵器控制板量產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 9 圖 23 典型單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)框圖 Figure 23 Black diagram of test and control system based on singlechip 由于本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)主要任務(wù)是測(cè)試，而工業(yè)控制部分涉及得比較少，因而下面一小節(jié)作者將詳細(xì)介紹基于單片機(jī)的測(cè)試系統(tǒng) 的原理。 2． 基本 原理 基于單片機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)的 基本 原理是，通過單片機(jī) I/O 接口傳輸控制命令和測(cè)試信息，通過單片機(jī)串行接口組織測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行模塊化的測(cè)試程序自動(dòng)完成對(duì)不同被測(cè)對(duì)象的測(cè)試任務(wù)及測(cè)試數(shù)據(jù)的管理 [2]。 （ 1） 測(cè)試方式 在測(cè)試應(yīng)用中，測(cè)試往往包括了一定的數(shù)據(jù)處理要求，因此基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)執(zhí)行多任務(wù)的實(shí)時(shí)性會(huì)大大降低。然而通過分解被測(cè) 對(duì)象的工作狀態(tài)，以分步驟的 形式分時(shí)安排測(cè)試任務(wù)，基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)在處理和執(zhí)行相關(guān)測(cè)試任務(wù)中就顯得游刃有余了。 測(cè)試步驟是根據(jù)被測(cè)對(duì)象的工作原理人為制定的。有了測(cè)試 步驟之后，測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)才能按模塊化的方法編寫，使測(cè)試程序流程更加有序和科學(xué)。 一般測(cè)試方式有兩種，即步進(jìn)方式和連續(xù)方式。 步進(jìn)方式是指在人為的控制之下，按步驟地執(zhí)行測(cè)試任務(wù)的過程。這種方式使程序執(zhí)行完一個(gè)步驟之后，進(jìn)入等待的狀態(tài)。 連續(xù)方式是指單片機(jī)不按測(cè)試步驟停頓，連續(xù)執(zhí)行測(cè)試任務(wù)的過程。這種方 [2] 陳步月 .基于單片機(jī)的測(cè)試技術(shù)原理與應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， ,229. 鍵盤 單 片 機(jī) 顯示器 打印機(jī) 接口 接口 接口 模擬量傳感器 數(shù)字量 傳感器 開關(guān) 量傳感器 模擬量 輸出 模擬量 輸出 開關(guān) 量 輸出 接口 接口 接口 接口 接口 接口 A/D 調(diào)節(jié)放大 調(diào)節(jié)放大 調(diào)節(jié)放大 電壓放大 D/A 放大 電路 電壓轉(zhuǎn)換 正文： 微電腦吸塵器控制板量產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 10 式特別適合產(chǎn)品的合格檢驗(yàn)和流水作業(yè)的場(chǎng)合 [3]。 （ 2） 測(cè)試信息顯示 測(cè)試信息有三種顯示方式，即單片機(jī)控制 LED 數(shù)碼管顯示、單片機(jī)控制 LCD液晶屏顯示、通過串行接口發(fā)送數(shù)據(jù)到 PC 顯示。 一般顯示的測(cè)試信息類型包括 ：連續(xù)、步進(jìn)方式選擇提示、測(cè)試步驟提示、參考數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)顯示、測(cè)試步驟結(jié)果顯示、最終測(cè)試結(jié)果顯示等 [4]。 （ 3）測(cè)試軟件設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的測(cè)試軟件比一般的控制軟件要大很多，而且相對(duì)較復(fù)雜，因而使用模塊化的設(shè)計(jì)方法更加適合不同的被測(cè)對(duì)象和不同內(nèi)容的測(cè)試步驟。 （三） TC161 測(cè)試系統(tǒng)的 組成 按照 TC161 測(cè)試系統(tǒng)的功能要求，決定采用如圖 24 所示的模塊組成系統(tǒng)，主要包括 單片機(jī)控制器、 交流信號(hào)頻率檢測(cè)電路、基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率 檢測(cè)電路、電壓采樣電路、 電流采樣電路、 LED 指示燈電路、液晶顯示電路、報(bào)警電路和模擬手 柄電路 。 圖 24 微電腦吸塵器控制板量產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)的組成框圖 Figure 24 Composition block diagram of Production test system of Microputer vacuum cleaner control panel 該測(cè)試系統(tǒng)的基本原理是：利用 AVR 單片機(jī)（ ATmega16L）自帶的模數(shù)轉(zhuǎn) [3] 陳步月 .基于單片機(jī) 的測(cè)試技術(shù)原理與應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， ,79～ 230. [4] 陳步月 .基于單片機(jī)的測(cè)試技術(shù)原理與應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， ,79～ 8 230～ 231. 正文： 微電腦吸塵器控制板量產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 11 換器對(duì)被測(cè)對(duì)象（頻率、電壓、電流等）進(jìn)行采樣，然后對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 ，并最終將處理結(jié)果通過液晶顯示屏、蜂鳴器、 LED 指示燈等設(shè)備呈現(xiàn)出來。在測(cè) 試期間， AVR 單片機(jī)會(huì)做出相應(yīng)的控制以方便測(cè)量的進(jìn)行，比如控制模擬手柄 電路，模擬手柄的工作方式， 從而 逐步測(cè)試 TC161 在不同工作模式下的電壓和電流。由于測(cè)試只需檢驗(yàn)被測(cè)板是否合格，因而測(cè)試系統(tǒng)采取的是連續(xù)測(cè)試方式，這大大降低了測(cè)試的周期，滿足了流水作業(yè)的需要。 下面簡(jiǎn)述框圖中的幾個(gè)主要模塊： 1． ATmaga16 單片機(jī) ATMEL 公司的 magaAVR 單片機(jī)不但性能優(yōu)越，同時(shí)也有非常好的性能價(jià)格比。 ATmega16 是中檔型的 AVR 芯片，它的引腳數(shù)為 40，在片內(nèi)集成了 1K 字節(jié)的 SRAM， 16K 字節(jié)的 Flash， 512 字節(jié)的 2E PROM，兩個(gè) 8 位和 1 個(gè) 16 位共 3個(gè)超強(qiáng)功能的定時(shí) /計(jì)算器，以及 USART、 SPI、多路 10 位 ADC、 WDT、 RTC、ISP、 IAP、 TWI、片內(nèi)高精度 RC 振蕩器等多種功能的接口和特性，較全面的體現(xiàn)了 AVR 的特點(diǎn)，不僅適合對(duì) AVR 了解和使用的入門起步學(xué)習(xí)，同時(shí)也滿足一般的普通應(yīng)用，在實(shí)際中得到了大量的使用 [5]。 考慮到測(cè)試時(shí)需要用到定時(shí)器、外部中斷口以及眾多的 ADC 口，因此作者最終選擇了 ATmega16 作為主控芯片。 2． 交流信號(hào)頻率 采集 考慮到 mega16 的 3 個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器引腳可能會(huì)全部都被占用，因而在被測(cè)信號(hào)頻率 (50Hz)不是很高不至于引起 CPU 繁忙的前提下，可以考慮使用外部中斷口（ INT0）來測(cè)量交流信號(hào)的頻率。 若用 T 表示一定的時(shí)間間隔，用 N 表示在該時(shí)間間隔內(nèi)的周期信號(hào)重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)，則周期信號(hào)的頻率表達(dá)式為 TNf? （ 21）