引言

該多功能測試箱是一種新型專用測試儀器，其用途是為某一專用產品進行調試、維護而設計開發的，本測試箱的研制成功為生產和使用該專用產品的單位提供一種快速、高效的測試工具。該測試箱既可以接收被測試產品的數字量或模擬量信號并進行處理，然后把所得到的結果數據發送給上位機；也可以直接接收上位機的命令，并把上位機命令經過本測試箱的處理，控制被測試產品的工作；還可以進行其它輔助功能的工作。系統結構圖如圖1所示。

1系統工作原理

該測試系統的工作原理如圖2所示。

上位機與測試箱的通訊是雙向的，接口電路選用標準串行接口芯片MAX232。89C51采用11.0592MHz振蕩器。數據傳輸速度選用9600波特率。傳輸方式選用方式1。

被測試產品輸入的數字信號，通過光電耦合后，掛在兩個八重3狀態驅動器LS245上，在邏輯電路的控制下，讀入微處理器。

被測試產品輸入的模擬信號，經過運算放大器的處理，變成±10V范圍的信號，在邏輯電路的控制下，由16選1模擬開關AD7506選擇其一，由12位并行輸出模∕數轉換器AD1674轉換成數據，讀入微處理器。

測試箱發送給被測試產品的數字控制信號鎖存于邏輯電路中，經過驅動后控制繼電器的工作；測試箱發送給被測試產品的模擬控制信號鎖存于邏輯電路中，在邏輯電路的控制下，先把該控制信號中的數值鎖存于各自的數∕模轉換器AD767內部的數據鎖存器中，再進行D∕A轉換，變為模擬信號輸出。AD767是并行輸入、電壓輸出的12位數∕模轉換器。對于要求的高壓信號由高壓運算放大器OPA445、OPA3583產生完成。

模數∕轉換、數∕模轉換過程都是在微處理器的控制下自動完成的。

3 硬件電路設計

測試系統測試被測設備的16路數字信號和16路模擬信號，經過處理，把所得到的結果數據發送給上位微機；又接收上位微機的命令，經過處理，發送給被測設備64路數字信號和8路模擬信號，控制被測設備的工作。

3.1 EPM7128簡介

EPM7128是美國Altera公司生產的CPLD（復雜可編程邏輯器件）芯片，其內部有2500個門可用，128個宏單元，允許對外有68個輸入、輸出引腳。該CPLD可編程邏輯器件支持在線現場可編程操作，只要用一根專用電纜接到芯片的特定引腳上，無需拆下芯片，不需要編程器及芯片適配器，通過上位機打印口就可對芯片編程。

3.2 16路數字/模擬輸入信號邏輯電路

被測試設備的16路模擬信號，經過運算放大器放大整形隔離后，掛在16選1模擬開關電路AD7506上。需要轉換某一路為數字時，首先由邏輯電路控制AD7506選通某一路。其邏輯電路由四∕十六 數字譯碼器74LS154和六重數據觸發器74LS174組成。74LS174的輸出端與AD7605的地址端口A、B、C、D和片選端口CS相連。74LS174的鎖存由74LS154完成。邏輯電路控制AD7506選通某一路的方法是：把要轉換的某一路模擬信號的16進制地址代碼和AD7506片選信號，存于邏輯電路中的六重數據觸發器74LS174中即可。以后就是由12位模∕數轉換器AD1674進行A/D轉換。A/D轉換的邏輯電路由74LS154和六重數據觸發器74LS174組成。74LS174的輸出端與AD1674的控制端口CE、A0/SC、R/C、12/S和片選的端口CS相連。74LS174的鎖存由74LS154完成。AD1674的12位輸出數字端口，與單片機的P0端口連接。按照AD1674的轉換要求向IC21 74LS174鎖存相應的數據，進行A/D的轉換和轉換結果的讀取。對AD7506、AD1674應用時再加片選信號，可使芯片時通時斷，不致于因長期加電工作而發熱，導致損壞，或不能正常工作，也節約了電能。同時為減輕單片機P0口的負擔，AD1674的轉換結果由單片機的P1口分兩次讀取［2］。

3.3 64路數字/8路模擬輸出信號邏輯電路

控制被測試設備工作的64路數字信號，其16路基本信號先鎖存于邏輯電路中的兩個74273鎖存器IC32、IC33中，經過兩個AN8203驅動后，控制16個繼電器工作，產生64路數字信號。兩個鎖存器的數據鎖存由74LS154完成。64路數字輸出信號控制的邏輯電路原理圖如圖4所示。

控制被測試設備工作的8路模擬信號，先把12位要轉換的數值，存放于邏輯電路中的74LS273和74LS173中，再用74LS154選通其中一路12位數/模轉換器AD767轉換。產生的模擬信號，經過運算放大器進行整形放大，當然也有個隔離作用，然后控制被測設備工作。

4 軟件設計

測試箱系統的軟件系統程序是比較理想的。程序使用MCS51匯編語言編制，程序短小精悍，運行速度快。系統加電后程序自動啟動，開始運行，先執行完系統初始化程序后，便等待中斷，準備執行上位機發來的各項命令［3］。測試箱的程序流程框圖如圖5所示。

為了簡化用戶的操作，我們對上位微機的所有命令進行分析研究，歸納總結六條命令。其中四條為單字節命令，兩條為雙字節命令。這樣處理，用戶操作起來方便簡單。上位機發出的命令及其功能如下：

A、 0X：上位微機要求讀取產品輸入給測試箱的一路模擬量，X為通道號，取值范圍為0~F。測試箱接到上位微機的命令后，控制該路模擬信號進行模數轉換，結果以兩個字節送給上位微機。前一字節為數據的高八位，后一字節的高四位為數據的低四位，后四位為通道號。

B、 10 ：上位微機命令測試箱自檢。測試箱自檢后，結果返回上位微機。

C、 2X：上位微機要求讀取產品輸入給測試箱的一路數字量，X為通道號，取值范圍為0~1。測試箱讀取該路產品輸入的數字量，以一個字節送給上位微機。

D、 3X：其它功能。

E、 4X XX：這是一條雙字節命令，上位微機要求通過測試箱的發送給產品的一路數字量，前X為通道號，取值范圍0~1。后兩個X，X取值范圍為0~F，XX是一個字節的數據。測試箱把該數據鎖存在其通道上，控制產品工作。

F、 XX XX：這也是一條雙字節命令。雙字節命令僅此兩條。上位微機要求通過測試箱發送給產品一路模擬量。前X為通道號，X取值范圍為8~F。后三個X數據，X取值范圍為0~F，XXX是12位二進制數據。測試箱把該數據轉換為相應的模擬信號，并作處理，發送給產品。

程序的這樣處理，有利于測試箱功能的進一步開發，滿足用戶的更多要求。

4 結束語

該多功能測試箱的研制成功，解決了生產第一線的急需，也解決了用戶的維修困難。通過專家評定，具有國內領先水平。本測試箱經過用戶使用，性能可靠，提高了測試效率和質量，減少了測試現場的勞動強度和人為因素引起的記錄與計算誤差，為現場測試的自動化與測試數據的科學管理提供了基本條件。根據技術合同，該測試箱精度高，抗干擾效果好，性能穩定，工作可靠，便于維護維修，操作簡單方便，且各項技術指標均達到設計要求，得到用戶好評。以后，可在改進型中增加更多的功能。

責任編輯：gt