基于51单片机的鞋套机自动测试系统

摘要：设计了上下位嵌入式系统的结构框架，下机位的测试设备模拟产品的实际工作状态，提供通过原来由传感器所获得的输入信号，并采集产品上电动机的控制信号，分析和判断这个信号，将结果传送到到上位机，由上位机记录结果，测试系统硬件部分以51系列STC12LC5608单片机为核心，测试系统具有可靠性高、操作界面友好、自动化程度强等特点。
关键词：嵌入式系统；传感器；单片机；测试系统

    随着SMT技术在计算机、网络通信、消费电子以及汽车电子等产品中的广泛应用，电子产品的装配趋于复杂化、高精度化、密集化和多功能化，正确的测试策略可以帮助生产厂家提高效率、制造出合格的产品；同时，在产品设计、设备投资、制造及质量保证过程中引入测试还能有效地降低成本。因而，测试已经成为产品设计制造过程中的不可或缺的重要环节。本文主要针对鞋套机控制板电路自动测试系统的设计做了详细的介绍。

1 测试系统的硬件设计
1．1 测试系统的原理框图
    本测试系统分两大模块组成：上位机和下位机。上位机主要指的是PC机，在PC机上用VB语言编辑一个操作界面，操作界面包括有启动命令按钮、输入信号的实时状态、状态指示灯、记录数据窗口。下位机指的主要是一个检测电路板和外围借口设备。检测电路以51系列的TC12C 5608单片机为核心，其包括通信电路模块、供电模块、被测信号采集电路。下位机主要能模拟控制板所需的传感器信号并采集分析控制板电机的控制信号其硬件原理框图如图1所示。

1．2 51系列STC12C5608单片机简介
    STC12C5608单片机主要性能有以下几个方面：高速：1个时钟／机器周期，增强型8051内核，速度比普通51快8～12倍。宽电压：5．5～3．5 V。低功耗设计：空闲模式，掉电模式。工作频率：0～35 MHz，相当于普通51：0～420MHz。时钟：外部晶体或内部RC振荡器可选，在ISP下载编程用户程序时设置。片内Flash程序存储器：30K／28K／24K／20K／16K／12K／8K／4K字节，擦写次数10万次以上。片内RAM数据存储器：256+512字节。芯片内EEPROM功能。ISP／IAP，在系统可编程／在应用可编程。10位ADC，8通道。4路PWM还可当4路D／A使用。6个16位定时器，兼容普通51的定时器T0／T1，4路PCA也是4个定时器。可编程时钟输出功能，T0可在P1．0输出时钟，T1可在P1．1输出时钟。还有硬件看门狗(WDT)，高速SPI通信端口，全双工异步串行通信口(UART)，兼容普通51的串口，兼容普通51指令集。25个通用I／O口，复位后为：准双向口／弱上拉(普通51传统I／O口)，可设置成四种模式：准双向口／弱上拉，仅为输入／高阻，开漏。每个I／O口驱动能力均可达到20 mA，但整个芯片最大不得超过55 mA。
1．3 STC12C5608单片机最小系统
    所谓最小系统，即能使单片机正常工作的电路设计，通常需要根据单片机资料进行合理的配置，实现单片机的正常运行。最小系统不能实现单片机各个模块的工作，但是能够通过外扩达到数据通信，AD转换等功能的完成。
    单片机最小系统包括有：复位电路、晶振电路、单片机，最小系统电路图如图2所示。

1．4 整体电路原理图设计
    测试系统整体电路图设计如图3所示。

    电源电路采用的是三端集成稳压器78L05，输入+12 V直流电压，经过两个二极管，两个二极管上分别承担一点电压，可以起到保护作用，应用电路采用78L05的典型应用电路，输出电压为直流+5 V，给检测板上芯片供电。
    串口芯片也就是通信部分采用的是RS232协议，MAX232芯片是TTL—RS232电平转换的典型芯片。TTL电平中“+5 V”表示逻辑“1”，“0 V”表示逻辑“0”；RS232电平中“-15 V到-3 V”表示逻辑“1”，“+15 V到+3 V”表示逻辑“0”。TXD和RXD均是和单片机相连接的。

2 测试系统软件设计
2．1 单片机程序设计
    主程序框图如图4所示。

2．2 测试台与上位机通信测试
    测试台与上位机通信测试主要是指测试板上的单片机是否与PC机连接上，能否正常通信，如图5所示，在“传感器状态栏”这几个字右侧显示“已连接”表明通信正常。

    当系统实际测试时，各传感器有感应时传感器下方的shapel框会填充颜色，表明传感器的实时状态。同样电动机下面的shapel框也能实时反映鞋套机控制板的电动机的实时状态，结合上述两种显示情况，本系统完全做到了能模拟鞋套机控制板的实际工作情况。
2．3 上机位系统测试界面
    如图6所示，为测试系统工作时，上位机界面的截图，此时测试系统模拟鞋套机工作到踩套阶段。

    本系统中最重要的一个部分就是检测栏的数据，测试的目的就是为了判断鞋套机控制板的好坏，根据检测栏中得到的数据就能进行质量分析，即对测试电路板的故障点进行统计、分析，确定是设计原因还是生产中的原因。
    根据检测栏的完整数据来判断鞋套机控制板的好坏，我们以50套控制板来做测试得到的结果如表1所示。

    根据上表测试结果表明在50套里面出现错误的只有2个，完全满足设计的要求。

3 结论
    本测试系统用来测试鞋套机的控制板的好坏，测试系统模拟控制板所需的输入信号，即鞋套机上传感器的信号，并能采集控制板上电动机的控制信号，将采集的信号交给单片机来分析，并能在人机界面上显示分析结果，以达到测试的效果。