通用示波器自動測試系統(tǒng)的設計

一、前言

隨著電子科學技術的發(fā)展,示波器已成為電子技術工作者不可缺少的重要工具之一。由于受到元器件的漂移、老化等多種因素的影響,若要保證示波器在使用時的準確性,就必須對其進行定期檢定。以往傳統(tǒng)的檢定方法全是靠手工操作,由于檢測的范圍廣、功能多,因此,在檢定時常常忙得不可開交,不僅勞動強度大,工作效率低,而且檢定的數(shù)據(jù)也不易管理。為此,對示波器進行自動化測試,是當前迫在眉睫,勢在必行的一項重要工作。

要實現(xiàn)示波器檢定的自動化,就必須解決接口問題,使儀器控制器和儀器之間能夠相互通信。為此,在本系統(tǒng)中,采用了在微機的I／O通道中插入一塊GPIB接口板(即IEEE-488接口板),來實現(xiàn)計算機和示波器校準儀之間的通信(包括程控命令,測量數(shù)據(jù),儀器狀態(tài)信息的傳送)。該系統(tǒng)可完成對示波器的多種參數(shù)的采集、測試和數(shù)據(jù)誤差的分析處理,完成測量結果的顯示、存儲、復查和輸出打印等操作。

二、GPIB接口板簡介

uPD7210通用接口芯片是GPIB接口板的核心。它的40個引腳主要分成兩大部分,第一部分與微機總線相連,即直接或通過若干輔助電路接至微機的I／O通道。例如,接至數(shù)據(jù)總線,地址總線,時鐘,讀、寫中斷請求,DMA請求和DMA允許等信號線。第二部分,則是通過總線收發(fā)器直接連至GPIB總線。此外還有三條發(fā)送、接收控制線T／R1—T／R3,用來進行輸入、輸出控制和表示接口功能的某些工作狀態(tài)。
　在GPIB系統(tǒng)中共設置了10種接口功能,即:
　1)講功能(T功能)
　2)聽功能(L功能)
　3)源互鎖聯(lián)絡功能(SH功能)
　4)受者互鎖聯(lián)絡功能(AH功能)
　5)系統(tǒng)控制功能(C功能)
　6)服務請求功能(SR功能)
　7)并行查詢功能(PP功能)
　8)遠地／本地功能(R／L功能)
　9)設備清除功能(DC功能)
　10)設備觸發(fā)功能(DT功能)
　運行時,首先對8個寫寄存器和8個讀寄存器進行初始化,然后再通過數(shù)據(jù)輸出寄存器向GPIB總線上的設備發(fā)布命令,傳送數(shù)據(jù)。通過讀某些狀態(tài)寄存器,可了解所需要的狀態(tài),也可通過數(shù)據(jù)輸入寄存器讀回GPIB總線上設備發(fā)來的數(shù)據(jù)。整個通信過程由程序控制,從而達到自動檢測的目的。

三、自動檢測系統(tǒng)的建立

1.系統(tǒng)的硬件組成

本自動檢測系統(tǒng)是由一臺具有GPIB接口板的AST286微機,一臺程控示波器校準儀和一臺24針打印機組成。

GPIB接口標準規(guī)定,儀器(校準儀)的聽地址為01L5L4L3L2L1,講地址為10T5T4T3T2T1,當控制器(微機)發(fā)出的地址的低5位與校準儀的設備地址相符合時,校準儀即被尋址為聽者或講者。設備地址的設置可通過撥動儀器面板上的5位地址開關來實現(xiàn)。而控制器的設備地址,則通過初始化程序?qū)Φ刂份斎耄敵黾拇嫫?W寫入地址來設定。其結構圖如下:

圖1　系統(tǒng)硬件結構圖

2.系統(tǒng)軟件的編制

本著方便實用、通用性強和運行可靠的原則,本測試系統(tǒng)的用戶界面采用漢字顯示,由菜單選擇,使操作者無需掌握過多的計算機語言即可使用。同時,該軟件是完全按照國家頒布的示波器檢定規(guī)程進行編制的。它不僅可以對示波器的多種參數(shù)進行測試、顯示、打印和復查,而且還具有記憶功能,即檢定完某型號的示波器之后,當再次檢測同型號的示波器時,便可直接按以前所設置的量程和參數(shù)進行檢測,而無須反復回答計算機的提問。

為了提高軟件的可靠性和檢測的精度,本系統(tǒng)采用了模塊化、結構化的設計思想。模塊化使各參數(shù)檢測子程序能獨立完成而不受其它模塊的影響。這種方法使程序在調(diào)試和運行時,具有良好的安全性和可靠性。另外,結構化的順序進行和其判斷功能,使之在程序設計中充分考慮到了各種可能出現(xiàn)的情況,并可自行處理在檢測中出現(xiàn)的一些問題,從而在一定程度上保證了程序的完整性。其軟件的流程圖如下:

圖2　系統(tǒng)軟件流程圖

當用戶鍵入示波器的型號后,即可出現(xiàn)一詢問菜單,讓用戶輸入被檢示波器的編號、送檢單位等有關信息。當用戶對示波器的某個量程進行檢測時,它能自動判別其測量值是否超差,若在其誤差范圍內(nèi),它會記下其測量值,否則,顯示此量程超差。在打印程序中分為兩部分,一是測試報告的題頭部分,另一是測試的數(shù)據(jù)。題頭部分作為一個單獨的文件存入磁盤,數(shù)據(jù)作為原始資料存入另一文件。這樣做的目的,是為今后實現(xiàn)計算機管理提供方便。另外,為了用戶操作的方便,本系統(tǒng)還設有顯示和復查數(shù)據(jù)的功能。

四、結束語

計算機制造技術和應用技術在不斷地發(fā)展,各種帶有接口的示波器也將會得到廣泛的應用,其檢定技術也會上一個新的臺階,隨著檢定工作的需要,我們將會使其更加完善。

參考文獻

［1］　孫　續(xù),《自動檢測系統(tǒng)與可程控儀器》,電子工業(yè)出版社
［2］　高登芳,《微機實用測控接口技術》,北京科技出版社
［3］　高光潤,《微處理機在電測技術中的應用》,機械工業(yè)出版社