當(dāng)前，電子系統(tǒng)功能的日趨復(fù)雜，硬件電路測(cè)試已經(jīng)成為電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。電子產(chǎn)品不斷向著微型化發(fā)展，集成度越來越高，研制周期則不斷縮短，這些都給測(cè)試工作帶來了新的要求和挑戰(zhàn)，因此電路自動(dòng)化測(cè)試成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。

本文提出的解決方案是以工控機(jī)為核心組成的虛擬測(cè)試儀器，系統(tǒng)軟件采用Labview來進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。Labview是一種基于圖形的編程開發(fā)工具，廣泛應(yīng)用于工業(yè)儀器設(shè)備研發(fā)，能夠用來建立直觀、靈活的虛擬儀器面板。該測(cè)試系統(tǒng)為被測(cè)試產(chǎn)品提供工作所需的電源，產(chǎn)生被測(cè)試產(chǎn)品正常工作所需的各種輸入信號(hào)，采集產(chǎn)品輸出的信號(hào)，由軟件自動(dòng)進(jìn)行處理、判斷并存儲(chǔ)測(cè)試結(jié)果。（更多關(guān)于LabVIEW的文章可參考這篇《基于LabVIEW的模擬電路設(shè)計(jì)》）

1 系統(tǒng)組成及功能

測(cè)試設(shè)備的主要功能是對(duì)各單板進(jìn)行分時(shí)測(cè)試，主要由測(cè)試控制系統(tǒng)、電源單元、信號(hào)產(chǎn)生單元、數(shù)據(jù)采集單元、模擬負(fù)載單元、繼電器/開關(guān)陣列、設(shè)備接口和仿真器等部分組成， 如圖1所示。

圖1 設(shè)備組成示意圖

測(cè)試控制系統(tǒng)主要作用是調(diào)配系統(tǒng)資源，完成對(duì)被測(cè)產(chǎn)品的自動(dòng)測(cè)試，記錄并顯示測(cè)試結(jié)果；電源單元為各單板測(cè)試提供電源；信號(hào)產(chǎn)生單元為各單板提供必要的輸入信號(hào)，包括正弦波、方波、PWM波以及LVCMOS邏輯電平等；數(shù)據(jù)采集單元第被測(cè)單板的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換和傳輸，主要由數(shù)字多用表和數(shù)據(jù)采集卡組成；模擬負(fù)載單元為電源板測(cè)試提供模擬負(fù)載。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件主要包括電源、數(shù)字多用表工控機(jī)、信號(hào)產(chǎn)生及數(shù)據(jù)采集單元、GPIB通訊卡、電子負(fù)載、LED顯示模塊、仿真 器、測(cè)試電纜、繼電器開關(guān)陣列及輔助電路等組成。

（1）電源單元。電源單元由直流穩(wěn)壓源和電源轉(zhuǎn)換板組成。直流穩(wěn)壓源為電源板提供+28V、為單板2提供+27V、為電 源轉(zhuǎn)換板提供+24V等電源。電源轉(zhuǎn)換板主要將直流電源提供的+28V轉(zhuǎn)換為各單板工作所需要的+12V、+5V、+3.3V、+8V等電源。

（2）信號(hào)產(chǎn)生單元。信號(hào)產(chǎn)生單元主要用來產(chǎn)生測(cè)試時(shí)所需的方波、正弦波等測(cè)試信號(hào)，采用NI公司的任意函數(shù)發(fā)生器PCI-5402。PCI-5402頻率分辨率高達(dá)355 μHz，內(nèi)置正弦波、方波、三角波和噪聲波，可以生成20 MHz正弦波和方波，有效采樣率可以達(dá)到400 MS/s。

（3）數(shù)據(jù)采集單元。數(shù)據(jù)采集單元包括模擬電路處理和數(shù)字電路處理兩個(gè)部分。模擬電路處理部分用來采集接入的電壓、電流等信號(hào)，將接入的信號(hào)進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換后由控制軟件讀 入數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。數(shù)字電路處理部分用來測(cè)試控制信號(hào)、PWM等信號(hào)的頻率等信息。數(shù)據(jù)采集卡采用NI公司的PCI-6295 采集卡， 該卡帶有32路的16位模擬輸入通道， 采樣速率為1 MS/s；帶有4路16位、2.8 MS/s的模擬輸出，帶有48路可編程數(shù)字I/O通道，可以方便的對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制。

（4）繼電器陣列設(shè)計(jì)。為了完成輸出信號(hào)進(jìn)行不同的測(cè)試項(xiàng)目，采用繼電器矩陣的形式，根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目將被測(cè)信號(hào)接入所需的通道。為了自動(dòng)控制產(chǎn)品的上電和下電，電源也需要通過繼電器開關(guān)來進(jìn)行控制。

考慮到實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境，結(jié)合繼電器本身固有的工作電壓、關(guān)斷電壓等電氣參數(shù)，對(duì)于+28V電源的控制繼電器，選用OMRAN公司的功率繼電器（型號(hào)為：G6B-1174P-US）；對(duì)于 用于功率測(cè)量的繼電器，由于也可能存在較高的電壓、較大的電流的情況， 采用OMRAN公司的功率型繼電器（ 型號(hào)為：G6B-2214P-US）；對(duì)于模擬負(fù)載，采用Panasonic公司的四通道繼電器，這樣能夠有效降低使用器件的數(shù)量。

（ 5） GPIB通訊卡。GPIB是通用的程控測(cè)試儀器通信協(xié)議。測(cè)試設(shè)備中，工控機(jī)就通過GPIB來和直流穩(wěn)壓電源、電子負(fù)載、數(shù)字多用表等進(jìn)行通信，包括設(shè)定電源輸出電壓和啟停等；電子負(fù)載的工作啟停、工作參數(shù)；數(shù)字多用表的工作模式、測(cè)量結(jié)果等。GPIB通訊卡采用研華公司的PI-1671UP，傳輸速率達(dá)到1.5 MB/s。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

設(shè)備軟件從功能上主要由以下部分組成：用戶管理單元、設(shè)備自檢測(cè)單元、信息采集單元、信息分析單元、信號(hào)生成單元和報(bào)表生成單元等。信息采集單元負(fù)責(zé)采集并保存各種信號(hào)的測(cè)試數(shù)據(jù)；信號(hào)生成單元的功能是根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目的不同，控制內(nèi)部信號(hào)源設(shè)備生成實(shí)際測(cè)試所需要的各種輸入信號(hào)；數(shù)據(jù)分析單元把獲得的各種測(cè)試數(shù)據(jù)與相應(yīng)的指標(biāo)要求進(jìn)行比對(duì)，判定測(cè)試項(xiàng)目是否合格；報(bào)表生成單元將測(cè)試數(shù)據(jù)和分析結(jié)果按照規(guī)定的表格進(jìn)行輸出。

軟件總體流程如圖2所示。測(cè)試軟件的運(yùn)行流程為：操作者在界面上運(yùn)行測(cè)試軟件后，程序自動(dòng)對(duì)各種變量和系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行初始化，然后對(duì)測(cè)試設(shè)備本身進(jìn)行檢測(cè)，在保證設(shè)備工作正常的情況下繼續(xù)測(cè)試，避免因設(shè)備原因損傷被測(cè)件；操作者根據(jù)需要選擇自動(dòng)測(cè)試模式或者手動(dòng)操作模式。自動(dòng)測(cè)試模式下，操作者選定常溫測(cè)試或者振動(dòng)測(cè)試后，測(cè)試設(shè)備根據(jù)事先設(shè)計(jì)的測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試流程，對(duì)被測(cè)件完成測(cè)試并給出測(cè)試結(jié)果；手動(dòng)測(cè)試模式下，操作者選定需要執(zhí)行的測(cè)試項(xiàng)目后，測(cè)試設(shè)備針對(duì)給定的項(xiàng)目完成測(cè)試并給出測(cè)試結(jié)果。

圖2 測(cè)試軟件總體流程圖