【正文】 1 圖所寧夏大學新華學院本科學位論文 5 示： 圖 11 測試技術過程 測試的目的是為了檢驗制造后的產品是否有故障。它是一門在近 40 年終發(fā)展起來的，為了更好 地適應各種工程而形成的多學科交叉的綜合學科，其研究的領域涉及到多門學科的理論，如數理統(tǒng)計、模糊集理論、可靠性理論、信息處理、模式識別、人工智能等學科的理論。最典型的由于設備運行出現的故障而引 起的災難有： 1986 年 4 月，前蘇聯切爾諾貝利核電站放射性泄漏事故，損失達到 30 億美元，核污染波及周邊各國。 40 致 謝 16 靜態(tài)參數測試部分 13 數據采集過程 9 3 課題研究內容和研究方法 2 研究意義 系統(tǒng)選擇美國 NI公司的數據采集卡 （ NIDAQ） PCI6221對待測參數進行采集，應用 LabVIEW編程語言對該測試系統(tǒng)的控制部分以及結果比對部分進行了設計，最終實現了一個閉環(huán)的測試系統(tǒng)的設計并給出測試結果，主要用D/A芯片來實 現設計。寧夏大學新華學院本科學位論文 1 智能芯片測試系統(tǒng)的開發(fā)與設計 摘要 隨著計算機技術和微電子技術的迅速發(fā)展 ， 智能 芯片 測試系統(tǒng)的應用越來越廣泛 。 與傳統(tǒng)的測試方法相比，設計更 開放與靈活， 便于修改，成功的實現了數字端口的控制，模擬量的采集以及結果的比對與顯示。 1 14 第三章 D/A 芯片測試及數據采集調試 16 靜態(tài)參數輸出控制部分的設計 16 靜態(tài)參數數據采集部分的設計 21 靜態(tài)數據采集的系統(tǒng)調試 25 動態(tài)參數測試部分 26 動態(tài)參數測試功能 41 寧夏大學新華學院本科學位論文 4 第一章 前 言 課題背景及研究意義 現代工業(yè)生產的熱點研究 在科學技術日益發(fā)展 的今天，現代工業(yè)企業(yè)要取得成功的關鍵因素之一就是產品合格的質量；在軍事領域里面，要求武器裝備要有更高的可靠性，保障性和可維修性。 2021 年 2 月載有 7 名宇航員的美國哥倫比亞號航天飛機，在結束了為期 16 天的太空任務之后，返回地球時，在著陸前發(fā)生意外故障，航天飛機全部解體墜毀，不僅造成巨大的經濟損失，而且使人類探索太空的航天遭到重大影響。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)中的一部分會表現出與物理量的正常狀態(tài)不同的特性，這種差異性包含有豐富的故障信息，根據故障的特征描述，利用它來進行故障的檢測分離及辨識就是故障診斷的任務和目的。要測試電路，首先需要建立故障模型。然后進行故障模擬，常用于故障模擬的算法有：串行故障模擬、并行故障模擬、推演故障模擬等。 隨著深亞微米技術的應用，芯片規(guī)模不斷增加，使得測試成為 VLSI 設計費用中最高，難度最大的一個環(huán)節(jié)。在制造過程中由于制造工藝和制造環(huán)境等多種原因，可能會使制造后的電寧夏大學新華學院本科學位論文 6 路出現各種各樣的物理缺陷問題，比如線與線之間或者層與層之間出現短路，線與線之間出現開路等，這些都會導致制造后的電路與預期的結果不一樣，而不能正確的工作。在高精度測量領域，高級儀表的分辨率在不斷提高，電流到達 μA 量級，電壓到達 mV 甚至更低 。為了完成復雜的系統(tǒng)功能，大系統(tǒng)中每個子模塊的功耗應盡可能地 。 在 LabVIEW 語言程序設計的過程中包括三個部分 :前面板、框圖程序和硬件電路，因此一個 VI 程序的設計主要包括前面板的設計、框圖程序的設計以及 DAQ卡的連接和調試。利用工具模板來添加輸入控制器和輸出指示器。所以在設計好前面板以后 ,就要根據各個框圖之間的關系以及對數據的處理方法等設計框圖程序。有時不能把被測信號直接連接到 DAQ 卡，而必須使用信號調理輔助電路，先將信號進行一定的處理。課題的研究內容 主要包括靜態(tài)參數的設計、動態(tài)參數的設計、基于 LabVIEW的數據采集和控制系統(tǒng)的設計。 數據采集系統(tǒng)的介紹 一個典型的數據采集 卡 的功能有模擬輸入、模擬輸出、數字 I/O、計數器 /計時器等，這些功能分別由相應的電路來實現。 數字輸出通常是為 采集 系統(tǒng)提供激勵。應該根據實際需要選擇 D/A 的參數指標。路數要能同控制對象配合，而且需要的電流要小于采集卡所能提供的驅動電流。路數、數據轉換速率、“握手”能力都是應理解的重要參數，應依據具體的應用場合而選擇有合適參數的數字I/O。計數器最重要的參數是分辨率和時鐘頻率，高分辨率意味著計數器可以計更多的數，時鐘頻率決定了計數的快慢，頻率越高，計數速度就越快。需要注意的是 Buffer 與采集操作的速度及容量有關。 ② 需要連續(xù)采集或產生 AC 數據（ 10 樣本／秒），并且要同時分析或顯示某些數據。 2．觸發(fā)（ Triggering） 觸發(fā)涉及初始化、終止或同步采集事件的任何方法。硬件觸發(fā)可進一步分為外部觸發(fā)和內部觸發(fā)。 數據采集系統(tǒng)一般由數據采集硬件、硬件驅動程序和數據采集函數幾個部分組成。 如下圖 26： 其性能指標如下： － 16路單端模擬輸入 － 16bit分辨率 － 200kS/s采樣率 － 200kS/s磁盤寫入速度 寧夏大學新華學院本科學位論文 12 － 177。 寧夏大學新華學院本科學位論文 13 圖 27 接線端子 BNC— 2120 的面板 NI 公司的數據采集卡可以使用內部時鐘來設置掃描速率和通道間的時間間隔。由于不同傳感器有不同的特性，因此，除了這些 通用功能，還要根據具體傳感器的特性和要求來設計特殊的信號調理功能。 隔離是指使用變壓器、光或電容耦合等方法在被測系統(tǒng)和測試系統(tǒng)之間傳遞信寧夏大學新華學院本科學位論文 14 號，避免直接的電連接。大多數信號調理模塊有低通濾波器，用來濾除噪聲。很多信號調理模塊都提供電流源和電壓源以便給傳感器提供激勵。其作用是將傳感器輸出的數字信號進行必要的整形或電平調整。 靜態(tài)數據輸出控制部分的設計 用 ，編程過程如下： 首先新建一個界面，如下圖 31 所示。由于模擬信號轉換為數字信號，數字端 口輸出，那么 DAQ寧夏大學新華學院本科學位論文 17 的接收端應該是數字輸出，所以我們將選擇 Line Output，如下圖 34所示。 寧夏大學新華學院本科學位論文 18 圖 36 電壓數值 再在程序框圖中單擊右鍵，從函數編程布爾中選擇數值至布爾轉換，在程序框圖中單擊右鍵，從 簇與變體中選擇解除捆綁，如下圖 37 所示。 圖 311布爾控件 將采集的模擬量和之前的模擬量做差取絕對值，之后與 DA 精度 10121 ??n 16?n 相對比如果誤差是在精度范圍之內，那么將得出正確結果，如圖 312 所示。 圖 315 While 循環(huán) 靜態(tài)參數測試系統(tǒng)的調試 以靜態(tài)電壓的數據采集和控制為例，電壓范圍是 0～ +10V，點擊運行，進行調寧夏大學新華學院本科學位論文 23 試， 給定電壓值為 1V，量程指針對應地停在 1 位置， LED 的二進制碼對應的“ 1”燈亮，輸出為 1V，輸出結果正確，如下圖 316 所示。 圖 318 正弦波形 按照提示幫助將幅值控件和頻率常量與正弦波形對應的接點相連接，如下圖319所示。 圖 322 新建文件 將以用時間設定為 5s，如下圖 323 所示。 圖 326 設定采樣點 將讀取的模擬數通過十進制與二進制的轉換控件轉換成 4 位二進制數，選取 4個布爾燈分表示為 8421 碼，再在測量 I/O 中選擇 DAQ Assistant，在產生信號的數字輸出中選擇 Line Output，選擇通道 Line0～ 3，如下圖 327 所示。 圖 3— 30 新建文件 右鍵前面板，將出現一個界面，在列表與表格中選擇 Express 表格。 圖 333 YCL1 文件讀取 創(chuàng)建一個 Express表格，將讀取測量文件與 Express表格相連接，如下圖 334所