目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)廠家的在線測(cè)試已經(jīng)做得相對(duì)成熟了，軟硬件配套設(shè)施先進(jìn)且大多實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，其在線測(cè)試的自動(dòng)化程度與國(guó)外相比估計(jì)已經(jīng)相差無(wú)幾。盡管如此，功能測(cè)試的自動(dòng)化進(jìn)程卻一直進(jìn)展相當(dāng)緩慢。雖然國(guó)內(nèi)也有不少?gòu)S家在一直研究功能測(cè)試的自動(dòng)化儀器，并且也有少量產(chǎn)品已經(jīng)投放市場(chǎng)，但從目前的應(yīng)用情況來(lái)看，其實(shí)際應(yīng)用效果似乎不盡人意，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到客戶預(yù)期的大大提高生產(chǎn)效率的要求。這也就是為什么直到現(xiàn)在，各加工廠只是在生產(chǎn)線上配備了自動(dòng)在線測(cè)試儀而沒(méi)有裝配自動(dòng)功能測(cè)試儀的原因。

在掛式空調(diào)器用控制板的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，控制板在下線之前一定要經(jīng)過(guò)成功的在線測(cè)試(ICT)和功能測(cè)試(FT)，否則生產(chǎn)出來(lái)的就是不良的產(chǎn)品。在線測(cè)試主要是對(duì)控制板的R、L、C等元器件的電氣數(shù)值進(jìn)行量測(cè)，以確定有無(wú)反插件、漏件、錯(cuò)插件等;功能測(cè)試則主要檢測(cè)電腦板整體運(yùn)行性能是否達(dá)標(biāo)，各部分模塊工作是否正常等，只有成功經(jīng)過(guò)以上兩步測(cè)試的控制板才算是合格的產(chǎn)品。



正是出于此目的，本文對(duì)一種掛式空調(diào)器用控制板自動(dòng)功能測(cè)試儀的具體實(shí)現(xiàn)作一介紹。

計(jì)算機(jī)與測(cè)試儀的通信方式

計(jì)算機(jī)控制著儀器的自動(dòng)測(cè)試全過(guò)程，這一切都要有配套的計(jì)算機(jī)測(cè)試軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，本設(shè)備使用的相關(guān)配套測(cè)試軟件采用VisualBasic語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，可以用四畫(huà)面同時(shí)顯示四臺(tái)儀器的測(cè)試情況。該軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試資料的統(tǒng)計(jì)、分類和查詢等功能，最終的測(cè)試結(jié)果可以導(dǎo)出為EXCEL格式文件。

計(jì)算機(jī)和每臺(tái)測(cè)試儀之間采用標(biāo)準(zhǔn)RS-232全雙工異步串行通信，速率為9600b/s， 1位起始位，1位停止位，采用奇校驗(yàn)。通信協(xié)議采用如下格式：

頭碼 + 長(zhǎng)度+ 功能+ 數(shù)據(jù)(N個(gè)字節(jié))+校驗(yàn)碼字節(jié)

為了充分的保證測(cè)試數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)和測(cè)試儀之間正確的傳輸，而不發(fā)生沖突，在上位機(jī)軟件和測(cè)試儀開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，首先采用上位機(jī)為主機(jī)測(cè)試儀為從機(jī)的主從模式，此時(shí)上位機(jī)具有最高控制權(quán)，讓雙方獲得正確的握手信號(hào)，以建立起通暢的通信鏈路，為測(cè)試數(shù)據(jù)的正確傳輸做好準(zhǔn)備。雙方一旦握手成功，便進(jìn)入上位機(jī)為從機(jī)、測(cè)試儀為主機(jī)的另一種主從模式，最高控制權(quán)轉(zhuǎn)給下位機(jī)。在這種模式下，測(cè)試儀將獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)串口上傳微機(jī)，由微機(jī)將數(shù)據(jù)保存并顯示[5]。

當(dāng)計(jì)算機(jī)和測(cè)試儀分別接收到對(duì)方的發(fā)送來(lái)的指令和數(shù)據(jù)后，先求校驗(yàn)和。本協(xié)議規(guī)定接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)包的最后一個(gè)字節(jié)為校驗(yàn)碼字節(jié)，該字節(jié)等于前面所有字節(jié)的異或和。具體計(jì)算方法如下：

頭碼字節(jié) ^ 長(zhǎng)度字節(jié) ^ 功能字節(jié) ^ 數(shù)據(jù)字節(jié)1 …… ^ 數(shù)據(jù)字節(jié)N =校驗(yàn)碼

信號(hào)檢測(cè)和遙控模擬

電壓檢測(cè)

控制板輸出的交流信號(hào)由于電壓高，絕對(duì)不能用儀器直接去量測(cè)，所以為了保護(hù)儀器，交流信號(hào)在進(jìn)入儀器之前，一定要進(jìn)行光電隔離，如圖2所示。220V的交流電首先經(jīng)過(guò)一個(gè)100k/3W的大電阻降壓限流后，再進(jìn)入光藕，這樣光藕的另一端就會(huì)有一個(gè)幅度為5V，頻率為50HZ的脈沖輸出，此信號(hào)再進(jìn)入量測(cè)的單片機(jī)，通過(guò)程序?qū)Υ嗣}沖計(jì)數(shù)，即得此強(qiáng)電信號(hào)的存在與否，從而也就測(cè)得了此電腦板該項(xiàng)輸出功能是否完好的信息。



控制板上的5V和12 V電壓信號(hào)也需要輸出，過(guò)程是直流電壓信號(hào)經(jīng)由三極管反相后，直接進(jìn)入單片機(jī)測(cè)試端如圖3所示。直流電壓信號(hào)由二極管D504進(jìn)入，由三極管反相后從電阻R504取出進(jìn)入單片機(jī)測(cè)試引腳，中間加三極管可防止干擾信號(hào)串入單片機(jī)，增強(qiáng)了抗干擾能力。



脈沖檢測(cè)

測(cè)量脈沖信號(hào)有兩種方法，一種是測(cè)量周期法，另一種是測(cè)量頻率法。周期法適合于測(cè)量低頻信號(hào)，頻率法適于測(cè)量高頻信號(hào)。

(1)蜂鳴器鳴叫次數(shù)的檢測(cè)

由于空調(diào)控制板輸出的蜂鳴器鳴叫脈沖，只在其鳴叫時(shí)才有輸出，又因?yàn)閷?shí)際測(cè)試的是蜂鳴器的鳴叫次數(shù)，而不是其鳴叫脈沖的周期或頻率，故無(wú)論采取以上哪種方法測(cè)試都不合適，這里采取對(duì)蜂鳴器鳴叫脈沖進(jìn)行純計(jì)數(shù)的方法來(lái)獲得其鳴叫次數(shù)。由示波器測(cè)量可知蜂鳴器鳴叫脈沖周期為0.25ms，每鳴叫一次的時(shí)間長(zhǎng)度為100ms，鳴叫一次的計(jì)數(shù)100/0.25=400，鳴叫兩次或四次的時(shí)間間隔也為100ms。又知給空調(diào)控制板發(fā)送補(bǔ)償指令后，蜂鳴器才會(huì)有2次或4次的鳴叫，故可以此時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)，從而獲得發(fā)送補(bǔ)償指令后的計(jì)數(shù)值可能為800或1600左右，據(jù)此確定蜂鳴器鳴叫次數(shù)。

(2)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖的檢測(cè)

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖是一組有特殊規(guī)律的脈沖?？照{(diào)控制板上用的是4相步進(jìn)電機(jī)，采用8拍驅(qū)動(dòng)方式(A—AB—B—BC—C—CD—D—DA)，其驅(qū)動(dòng)信號(hào)如圖4所示。每相在單位時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的電平變化次數(shù)是相同的，通過(guò)在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)各相電平變化次數(shù)計(jì)數(shù)值的比較，據(jù)此可以檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)短路、錯(cuò)相、缺相。



(3)轉(zhuǎn)速測(cè)量

求取空調(diào)控制板上PG電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以采用測(cè)脈沖周期的方法，因?yàn)榇穗姍C(jī)最高轉(zhuǎn)速一般不會(huì)高于2000r/min，據(jù)此求得其轉(zhuǎn)速的反饋脈沖最高頻率等于33Hz × 3 約為100Hz 左右(PG電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈輸出3個(gè)脈沖)，如此低的脈沖采用測(cè)量周期法會(huì)比測(cè)量頻率法產(chǎn)生的誤差更小。



R為轉(zhuǎn)速值， TPG為PG電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間，200ms為定時(shí)器對(duì)PG電機(jī)轉(zhuǎn)5圈進(jìn)行計(jì)數(shù)的時(shí)間基數(shù)值，TCN 為計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)。(200ms × TCN)即為PG電機(jī)轉(zhuǎn)5圈所用的時(shí)間，之所以先求取PG電機(jī)轉(zhuǎn)5圈的時(shí)間是為了提高測(cè)量準(zhǔn)確度，防止每次測(cè)得的轉(zhuǎn)速值偏差太大。

遙控模擬

現(xiàn)代空調(diào)控制板都具有遙控器功能，這是必不可少的，測(cè)試儀要測(cè)試空調(diào)控制板就必須給它發(fā)送模擬遙控器指令，以讓它執(zhí)行開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)、制熱、制冷等動(dòng)作。各種遙控器指令實(shí)際上是一串串按照一定協(xié)議被編碼的脈沖。一般這種協(xié)議是遙控器給空調(diào)控制板發(fā)送數(shù)據(jù)的專用協(xié)議。這種脈沖指令可由測(cè)試儀按照編程者的意愿依靠單片機(jī)里的定時(shí)器產(chǎn)生，其產(chǎn)生的信號(hào)具有波形整潔、規(guī)則、無(wú)毛刺的優(yōu)點(diǎn)，非常適合模擬一些專用的低頻通信信號(hào)。

當(dāng)由單片機(jī)的定時(shí)器模擬遙控器所發(fā)送的信號(hào)時(shí)，要求定時(shí)時(shí)間必須精確，其產(chǎn)生的脈沖寬度和協(xié)議所要求的誤差最好不要超過(guò)1ms，否則會(huì)導(dǎo)致信號(hào)模擬失效，從而讓電腦板接收不到正確的遙控指令，這種錯(cuò)誤是非常隱秘且難以捕捉的，有時(shí)侯開(kāi)發(fā)者可能會(huì)懷疑自己的程序有問(wèn)題，尋覓半天，卻最終發(fā)現(xiàn)是由于自己的定時(shí)精度達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。

硬件實(shí)現(xiàn)

如圖6所示，模擬的遙控信號(hào)從與三極管Q2基極相連的電阻R8進(jìn)入，從Q2集電極輸出，再直接連接到空調(diào)控制板遙控接收端即可。在這里，三極管Q2起到加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的作用。



軟件編程

測(cè)試儀按照遙控協(xié)議發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)，本質(zhì)上無(wú)非是一些用來(lái)表示二進(jìn)制的 0和1 的周期恒定不變的脈沖信號(hào)。只不過(guò)這種信號(hào)具有人工預(yù)先約定好的固定的格式，從而使其具有了傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的能力。。

通信的雙方一旦 (本遙控發(fā)送實(shí)質(zhì)上是一種單工通信) 獲知了通信協(xié)議的內(nèi)容和二進(jìn)制數(shù)據(jù)0和1 的固定格式的波形表示方法，即可通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)雙方的通信了。下面是一段按照以上格式的波形所寫(xiě)的如何產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)據(jù)1的C代碼，該代碼在51開(kāi)發(fā)軟件WAVE環(huán)境下編寫(xiě)：

#include
#define MS2? 2000
#define MS9? 9000
sbit? RemoteSend = P1 ^ 0;
void InitTimer0(void);

void main(void)
{
??? InitTimer0();//調(diào)用初始化定時(shí)
　器函數(shù)
??? while (1);
}
void InitTimer0(void)
{
??? TH0 = (65536 - MS2) / 256;//初
始化為2MS
??? TL0 = (65536 - MS2) % 256;
??? RemoteSend = 1;//先輸出2ms高
??? TMOD = 0X01;//TC0 初始化為
16位定時(shí)器
??? ET0 = 1;??? //TC0 溢出中斷使能
??? EA = 1;???? //全局中斷使能
??? TF0 = 0;??? //TC0 中斷標(biāo)志清0
??? TR0 = 1;??? //TC0 啟動(dòng)
}
void Timer0Service(void) interrupt
?1 using? 0 //中斷服務(wù)程序
{
??? TH0 = (65536 - MS9) / 256;//初
始化為2MS
??? TL0 = (65536 - MS9) % 256;
??? RemoteSend = 0;//輸出變低
}

結(jié)語(yǔ)

開(kāi)發(fā)的功能自動(dòng)測(cè)試議已經(jīng)應(yīng)用在了控制板的生產(chǎn)過(guò)程中，提高了檢測(cè)的效率，并實(shí)現(xiàn)了不同功能缺陷的分類匯總，為提高和改進(jìn)控制板的產(chǎn)品質(zhì)量提供了基礎(chǔ)。