基于51單片機的鞋套機自動測試系統(tǒng)

摘要：設計了上下位嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架，下機位的測試設備模擬產(chǎn)品的實際工作狀態(tài)，提供通過原來由傳感器所獲得的輸入信號，并采集產(chǎn)品上電動機的控制信號，分析和判斷這個信號，將結(jié)果傳送到到上位機，由上位機記錄結(jié)果，測試系統(tǒng)硬件部分以51系列STC12LC5608單片機為核心，測試系統(tǒng)具有可靠性高、操作界面友好、自動化程度強等特點。
關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；傳感器；單片機；測試系統(tǒng)

    隨著SMT技術(shù)在計算機、網(wǎng)絡通信、消費電子以及汽車電子等產(chǎn)品中的廣泛應用，電子產(chǎn)品的裝配趨于復雜化、高精度化、密集化和多功能化，正確的測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，在產(chǎn)品設計、設備投資、制造及質(zhì)量保證過程中引入測試還能有效地降低成本。因而，測試已經(jīng)成為產(chǎn)品設計制造過程中的不可或缺的重要環(huán)節(jié)。本文主要針對鞋套機控制板電路自動測試系統(tǒng)的設計做了詳細的介紹。

1 測試系統(tǒng)的硬件設計
1．1 測試系統(tǒng)的原理框圖
    本測試系統(tǒng)分兩大模塊組成：上位機和下位機。上位機主要指的是PC機，在PC機上用VB語言編輯一個操作界面，操作界面包括有啟動命令按鈕、輸入信號的實時狀態(tài)、狀態(tài)指示燈、記錄數(shù)據(jù)窗口。下位機指的主要是一個檢測電路板和外圍借口設備。檢測電路以51系列的TC12C 5608單片機為核心，其包括通信電路模塊、供電模塊、被測信號采集電路。下位機主要能模擬控制板所需的傳感器信號并采集分析控制板電機的控制信號其硬件原理框圖如圖1所示。

1．2 51系列STC12C5608單片機簡介
    STC12C5608單片機主要性能有以下幾個方面：高速：1個時鐘／機器周期，增強型8051內(nèi)核，速度比普通51快8～12倍。寬電壓：5．5～3．5 V。低功耗設計：空閑模式，掉電模式。工作頻率：0～35 MHz，相當于普通51：0～420MHz。時鐘：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設置。片內(nèi)Flash程序存儲器：30K／28K／24K／20K／16K／12K／8K／4K字節(jié)，擦寫次數(shù)10萬次以上。片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器：256+512字節(jié)。芯片內(nèi)EEPROM功能。ISP／IAP，在系統(tǒng)可編程／在應用可編程。10位ADC，8通道。4路PWM還可當4路D／A使用。6個16位定時器，兼容普通51的定時器T0／T1，4路PCA也是4個定時器?？删幊虝r鐘輸出功能，T0可在P1．0輸出時鐘，T1可在P1．1輸出時鐘。還有硬件看門狗(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個通用I／O口，復位后為：準雙向口／弱上拉(普通51傳統(tǒng)I／O口)，可設置成四種模式：準雙向口／弱上拉，僅為輸入／高阻，開漏。每個I／O口驅(qū)動能力均可達到20 mA，但整個芯片最大不得超過55 mA。
1．3 STC12C5608單片機最小系統(tǒng)
    所謂最小系統(tǒng)，即能使單片機正常工作的電路設計，通常需要根據(jù)單片機資料進行合理的配置，實現(xiàn)單片機的正常運行。最小系統(tǒng)不能實現(xiàn)單片機各個模塊的工作，但是能夠通過外擴達到數(shù)據(jù)通信，AD轉(zhuǎn)換等功能的完成。
    單片機最小系統(tǒng)包括有：復位電路、晶振電路、單片機，最小系統(tǒng)電路圖如圖2所示。

1．4 整體電路原理圖設計
    測試系統(tǒng)整體電路圖設計如圖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)過兩個二極管，兩個二極管上分別承擔一點電壓，可以起到保護作用，應用電路采用78L05的典型應用電路，輸出電壓為直流+5 V，給檢測板上芯片供電。
    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均是和單片機相連接的。

2 測試系統(tǒng)軟件設計
2．1 單片機程序設計
    主程序框圖如圖4所示。

2．2 測試臺與上位機通信測試
    測試臺與上位機通信測試主要是指測試板上的單片機是否與PC機連接上，能否正常通信，如圖5所示，在“傳感器狀態(tài)欄”這幾個字右側(cè)顯示“已連接”表明通信正常。

    當系統(tǒng)實際測試時，各傳感器有感應時傳感器下方的shapel框會填充顏色，表明傳感器的實時狀態(tài)。同樣電動機下面的shapel框也能實時反映鞋套機控制板的電動機的實時狀態(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控制板的實際工作情況。
2．3 上機位系統(tǒng)測試界面
    如圖6所示，為測試系統(tǒng)工作時，上位機界面的截圖，此時測試系統(tǒng)模擬鞋套機工作到踩套階段。

    本系統(tǒng)中最重要的一個部分就是檢測欄的數(shù)據(jù)，測試的目的就是為了判斷鞋套機控制板的好壞，根據(jù)檢測欄中得到的數(shù)據(jù)就能進行質(zhì)量分析，即對測試電路板的故障點進行統(tǒng)計、分析，確定是設計原因還是生產(chǎn)中的原因。
    根據(jù)檢測欄的完整數(shù)據(jù)來判斷鞋套機控制板的好壞，我們以50套控制板來做測試得到的結(jié)果如表1所示。

    根據(jù)上表測試結(jié)果表明在50套里面出現(xiàn)錯誤的只有2個，完全滿足設計的要求。

3 結(jié)論
    本測試系統(tǒng)用來測試鞋套機的控制板的好壞，測試系統(tǒng)模擬控制板所需的輸入信號，即鞋套機上傳感器的信號，并能采集控制板上電動機的控制信號，將采集的信號交給單片機來分析，并能在人機界面上顯示分析結(jié)果，以達到測試的效果。