燃油取暖器電子線路板自動測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

0　引言

在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，需要將各種電子元器件安裝到電子線路板上，由于種種原因，安裝后的線路板可能會存在故障，需要進(jìn)行測試。在生產(chǎn)流水線上，若依靠人工進(jìn)行測試既費(fèi)事費(fèi)力又容易出現(xiàn)差錯。針對這種情況，我們在生產(chǎn)燃油取暖器的電子線路板的過程中，設(shè)計(jì)了一套電子線路板自動測試系統(tǒng)，可以在幾秒鐘內(nèi)利用計(jì)算機(jī)自動測試線路板的各種功能，如果存在問題，測試系統(tǒng)會自動顯示故障的類型和性質(zhì)，由于采用機(jī)器自動測試，排除了人為的干擾因素，大幅度提高了測試的效率和產(chǎn)品的合格率。

1　測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1. 1　線路板的設(shè)計(jì)

燃油取暖器的電子線路板各有4個模擬量、2個開關(guān)量輸入信號和輸出控制信號，如圖1所示。一般，在線路板的設(shè)計(jì)中，只需要考慮線路板的輸入、輸出信號接插件的結(jié)構(gòu)。在這里是用仿真的方法來實(shí)現(xiàn)測試任務(wù)的，由計(jì)算機(jī)向線路板輸入測量信號并接收線路板的輸出信號，所以在設(shè)計(jì)電子線路板的時候，需要在線路板上設(shè)計(jì)相應(yīng)的測試點(diǎn)，把這些輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)安排在適當(dāng)?shù)奈恢茫層?jì)算機(jī)能夠輸入和檢測這些信息。

圖1　輸入輸出信號。

1. 2　測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

為了能夠向電子線路板輸入和獲得信號，需要設(shè)計(jì)一個測試夾具。當(dāng)電子線路板放置在測試夾具上時，測試夾具的測試頂針正好與電子線路板上的所有測試點(diǎn)相接觸，測試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2　測試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

圖2中：測試夾具由測試頂針、夾緊裝置和單片機(jī)構(gòu)成。夾緊裝置和測試頂針使電子線路板能夠可靠地與單片機(jī)進(jìn)行信息的傳送，單片機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令，向電子線路板輸入仿真測試信號，使電子線路板工作在不同的工作狀態(tài)，然后把測量到的信號，通過RS2232串行口傳輸給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)里判別電子線路板的工作狀態(tài)，并以文字和圖表的形式顯示測試的結(jié)果。

2　RS2232串行通信的實(shí)現(xiàn)

2. 1　串行通信的實(shí)現(xiàn)

測試夾具中的單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送是通過RS2232串行口實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)向單片機(jī)傳送控制命令和數(shù)據(jù)，由單片機(jī)把信號傳輸?shù)诫娮泳€路板上，然后再測量電子線路板的輸出信號，通過串行口回傳給計(jì)算機(jī)。串行口數(shù)據(jù)通信協(xié)議是：數(shù)據(jù)傳輸速率為9 600 bp s， 1位開始位， 8位數(shù)據(jù)位， 1位停止位，無奇偶校驗(yàn)位。由于僅僅是單片機(jī)與計(jì)算機(jī)相互傳送信息，都是在生產(chǎn)現(xiàn)場工作，所以RS2232 串行口只需要接收、發(fā)射和地三根導(dǎo)線，也不存在傳輸距離的問題。電子線路板的信號都是開關(guān)量信號或模擬電壓值，線路板輸出的信號也是電信號，當(dāng)通信傳輸速率為9 600bp s時，最快速度是每1. 04 ms發(fā)送一個字節(jié)。測試夾具中的單片機(jī)采用AT89C52芯片，它的邏輯電平與計(jì)算機(jī)的RS2232的接口電平不一致，需要在單片機(jī)和計(jì)算機(jī)的RS2232串行口之間設(shè)計(jì)一個MAX232芯片，該芯片可以實(shí)現(xiàn)把單片機(jī)的0 V、+ 5 V電壓轉(zhuǎn)換成RS2232接口的邏輯“1”電平（ - 3～ - 15 V）和邏輯“0”電平（ + 3～ + 15 V） ，MAX232芯片的應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　MAX232芯片的應(yīng)用結(jié)構(gòu)

2. 2　VB的應(yīng)用

VB （ visual basic）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中主要的開發(fā)語言之一，它具有高效、簡單易學(xué)的特點(diǎn)和強(qiáng)大的圖形功能，支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動編程模式和良好的人機(jī)界面，提供了功能強(qiáng)大的通信控件MSCOMM，因此，應(yīng)用VB語言可以方便地設(shè)計(jì)需要大量圖形顯示的應(yīng)用程序。利用MSCOMM控件可以設(shè)置串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，對串口狀態(tài)及串口通信的信息格式和協(xié)議進(jìn)行設(shè)置。MSCOMM控件是一個標(biāo)準(zhǔn)的10位串行口通信，在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)過程中觸發(fā)OnComm事件，訪問CommEvent屬性來了解通信事件的類型。在電子線路板自動測試中，就是應(yīng)用這種方法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信的。

2. 3　VB通信控件的程序設(shè)計(jì)

VB串行口的初始化程序如下：

Private Sub Form_Lopad （ ） 　　;串行口初始化程序

Comm1. InputLen = 0 ;設(shè)置串行口1

Comm1. Settings =“9 600， n， 8， 1”；設(shè)置波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止位

Comm1. InputLen = 0 ;讀接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)

Comm1. InBufferSize = 255 ;設(shè)置接收緩沖區(qū)的大小

Comm1. OutBufferSize = 255 ;設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)的大小

Comm1. PortOpen = True ;打開串行口1

Comm1. Sthreshold = 1 ;緩沖區(qū)空觸發(fā)

Comm1. Rthreshold = 1;數(shù)據(jù)進(jìn)入接收緩沖區(qū)觸發(fā)接收事件

End Sub ;程序結(jié)束

此外還有數(shù)據(jù)發(fā)送和接收程序。數(shù)據(jù)發(fā)送程序是計(jì)算機(jī)向單片機(jī)發(fā)送控制命令和數(shù)據(jù)，使電子線路板進(jìn)入工作；接收程序是接收單片機(jī)檢測的數(shù)據(jù)，通過這三個程序，完成數(shù)據(jù)的串行通信工作。

2. 4　單片機(jī)串行通信程序設(shè)計(jì)

單片機(jī)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行通信，需要對AT89C52的串行口控制器SCON設(shè)置，使SCOM = 50H，工作在串行方式1的10位異步通信方式，使AT89C52的中斷允許寄存器IE的中斷位EA = 1，允許串行口中斷。串行口的初始化程序如下：

CXK： 　MOV　TH1， 　#0FDH　　;設(shè)置波特率

MOV TL1， #00H

MOV TMOD， #20H;設(shè)置定時器2的工作方式為2

MOV TCON， #40H ;定時器啟動

SETB ES ;串行口允許中斷

MOV SCOM， #50H;設(shè)置串行口工作方式為1

RET

3　測試系統(tǒng)的工作流程

測試系統(tǒng)的工作流程共分以下六個部分：

① 室內(nèi)溫度測試。計(jì)算機(jī)通過單片機(jī)發(fā)出一個室內(nèi)溫度的仿真信號，與接收到的溫度測量信號相比較，誤差在±0. 5 ℃時認(rèn)為測試結(jié)果正確，否則顯示有故障。

② 汽化溫度測試。計(jì)算機(jī)通過單片機(jī)發(fā)出一個汽化溫度的仿真信號，與接收到的溫度測量信號相比較，誤差在±2 ℃時認(rèn)為測試結(jié)果正確，否則顯示有故障。同時，當(dāng)汽化溫度達(dá)到235 ±3 ℃時，應(yīng)該接收到啟動油泵驅(qū)動和點(diǎn)火控制、燃燒風(fēng)機(jī)、取暖風(fēng)機(jī)的控制信號，否則顯示有故障。

③ 火焰溫度測試。計(jì)算機(jī)通過單片機(jī)發(fā)出一個2～3 V的火焰溫度仿真信號，與接收到的溫度測量信號相比較，誤差在±012 V時認(rèn)為測試結(jié)果正確，否則顯示有故障。同時，當(dāng)火焰溫度電壓高于315 V時，應(yīng)該接收到關(guān)閉汽化加熱、油泵驅(qū)動、點(diǎn)火控制、燃燒風(fēng)機(jī)和取暖風(fēng)機(jī)的控制信號，并且還會接收到報(bào)警輸出信號，否則顯示有故障。

④ 燃燒風(fēng)機(jī)速度測試。計(jì)算機(jī)通過單片機(jī)發(fā)出一個燃燒風(fēng)機(jī)速度的仿真信號，與接收到的燃燒風(fēng)機(jī)速度相比較，測量信號的誤差在±5 r/min時認(rèn)為測試結(jié)果正確，否則顯示有故障。

⑤ 油面位置測試。計(jì)算機(jī)通過單片機(jī)發(fā)出一個油面位置低的仿真信號，若接收到油面位置低的報(bào)警信號，則認(rèn)為測試結(jié)果正確，否則顯示有故障。

⑥ 振動檢測測試。計(jì)算機(jī)通過單片機(jī)發(fā)出一個振動的仿真信號，若接收到振動的報(bào)警信號，同時接收到關(guān)閉汽化加熱、油泵驅(qū)動、點(diǎn)火控制、燃燒風(fēng)機(jī)和取暖風(fēng)機(jī)的控制信號，則認(rèn)為測試結(jié)果正確，否則顯示有故障。

以上所有的輸入/輸出信號都是電信號，不涉及傳感器和機(jī)械部件，所以測試的速度很快。通過以上的信號仿真測試，可以檢查燃油取暖器電子線路板上的輸入/輸出接口部分的電子元器件質(zhì)量和焊接質(zhì)量。

4　結(jié)束語

燃油取暖器電子線路板測試系統(tǒng)，充分發(fā)揮了VB的圖形功能，在使用中具有相當(dāng)友好的用戶界面。由于使用了計(jì)算機(jī)，可以存儲記錄大量的測試數(shù)據(jù)，可以十分方便地進(jìn)行生產(chǎn)質(zhì)量的分析，這是單純使用單片機(jī)所不能達(dá)到的。如果把該系統(tǒng)的測試夾具經(jīng)過適當(dāng)?shù)母膭?，重新設(shè)計(jì)用戶的操作界面，還可用于其他電子線路板的自動測試。
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