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基于SST89E58RD2的智能测试系统设计

1 引言

随着电子、电器类产品在社会生活中的普及,国内众多中小企业也纷纷开始自行研制,生产此类产品以满足市场的需求,但由于中小企业人力、物力的局限,往往将主要经历放在了产品的生产上,而对于产品的出厂检测却不够完善,造成产品返修率较高的局面,从实际情况来看,造成产生返修的故障中很大一部分是能够在出厂检测时被发现的,但是由于目前国内的中小企业大部分依靠人工借助部分仪器,仪表来检测,使得检测效率低、测试面不广,存在错检,误检等情况。

智能测试系统的引入可以很好地解决此类矛盾,帮助企业提高产品检测的效率,下面将以一款麻将机主机板的智能测试系统为例,全国阐述设计原理。

2 SST89E58RD2特性介绍

SST87E58RD2是一款80C51微控制器,包含32KB+8KB FLASH和256+768B的数据RAM。SST89E58RD2的典型特性是他的×2方式选项,利用该特性,设计者可使应用程序以传统的80C51时钟频率(每个机器周期包含12个时钟)或×2方式(每个机器周期包含6个时钟)的时钟频率运行。

FLASH程序存储器支持传统的并行编程,也支持串行在系统编程(ISP)。ISP允许在软件控制下对成品中的器件进行重复编程,SST89E58RD2也可采用在应用中编程(IAP),允许随时对两片FLASH程序存储器重新配置,即使应用程序正在运行时也不例外。

SST89E58CD2特性如下:

80C51核心处理单元;

5V的工作电压,操作频率为0-40MHz;

64KB的片内FLASH程序存储器,具有ISP(在系统编程)和IAP(在应用中编程)功能;

通过软件或ISP选择支持12时钟(默认)或6时钟模式;

SPI(串行外围接口)和增强型UART;

PCA(可编程计数器阵列),具有PWM和捕获/比较功能;

4个8位I/O口(P0-P3),1个4位I/O口(P4);

3个16位定时器/计数器;

可编程看门狗定时器(WDT);

10个中断源,4个中断优先级;

2个DPTR寄存器;

低EMI方式(ALE禁能);

兼容TTL和CMOS逻辑电平;

掉电检测;

低功耗模式(掉电模式,外部中断唤醒,空闲模式)。

3 智能测试系统原理

本智能测试系统以SST89E58RD2为核心,其原理框图如图1所示,包括:

SPI口线 主要用于向被测主板进行程序下载和通讯;

I2C总线 向被测主板中的外部E2PROM读取数据;

RS232电路 用于与上位计算机的通信;

外部FLASH 主要存放被测主板的程序目标代码,选用AT29C010A;

指示灯电路,每个故障点用一个指示灯指示,总数有32个,用4片74HC595做输出驱动电路;

2个步进按钮 用于测试过程中的步进控制,其控制线直接连到SST89E58RD2的P1.1,P1.2口线上;

LED显示 用于测试步进的显示,用1片74HC595控制;

DI输入电路 选用74HC165逻辑芯片,并入串出;

DO输出电路 选用74HC595逻辑芯片,串入并出;

由于单片机外围接口芯片较多,故采用GAL16V8D作为控制译码电路。

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4 智能测试系统功能

本文中的智能测试系统的测试对象是自动麻将机的主机板,以下对该系统的设计进行阐述。

自动麻将机的主要测试项包括:

主板供电:内部3个分块电源;12个9V交流DO信号,16个DI信号;4个电源信号;1个主电源和3个分支电源,1个蜂鸣器,1个带I2C的E2PROM;1个SPI口用于与智能测试系统通信和程序下载。

麻将机主机板选用AT89S52,该单片机具有通过SPI口系统编程(ISP)功能。

针对麻将机主机板的这些硬件功能,智能测试系统具有以下几个功能接口;

24个DO输出 用于检测被测主板的DI信号;

16个交流/直流DI输入 用于检测被测主板的DO信号;

一个SPI总线接口 用于被测主板的程序下载和通讯;

一个I2C接口 用于读写被测主板的I2C的E2PROM。         点击在新窗口中浏览产品

测试步骤如下:

(1)被测主板的电源测试

该电源的标称值为5V,判定条件为是否在4.75-5.25V之间,可通过由一个N555搭建的SHMILT比较器进行判断,通过指示灯显示结果是否正常。如果电源检测不能通过,后续的检测步骤不再进行,并由蜂鸣器提示。

(2)被测主板的 SPI连接测试和测试程序下载

通过SPI口串行下载命令读取被测主板CPU的特征码,通过识别判断为AT89S52芯片(麻将机主机板选用的单片机型号),即认为被测主板已连接上。因对于SST89E58单片机而言,他的SPI口是一个完全的SPI口,但AT89E52单片机的SPI口是用于FLASH的ISP功能,当特征码读对后,表明SPI口连线正常,此时测试系统将向被测主板下载测试程序,该测试程序的代码放在SST89E58RD2的FLASH地址为0X7000-0X7FF的空间内,下载完成后将使被板测主可以配合智能测试系统进行检测。

(3)被测主板的DI功能测试

将被测主板的16点DI分成两组,8点一组,与测试系统的DO口线相连,通过测试系统输出DO信号经被测主板采样后,再通过SPI口通讯读回采样数据,比较输出信号与采样信号的异同、判断是否有通道异常,若存在异常则通过故障指示灯显示。

(4)被测主板的DO功能测试

将被测主板的12个DO分成2组,8点一组和4点一组,与测试系统的DI口连接,通过SPI口通讯命令,让被测主板进行特定状态输出,测试系统通过DI采样,比较采样数据和输出特征数据的异同、判断是否有通道异常,若存在异常则通过故障指示灯显示。

(5)被测主板的断电数据保存测试

因被测主板另有一个非常重要的断电数据保存功能,该功能可使被测主板内部的电源检测电路一旦检测到失去电源后,CPU会在有限的时间内将一些特征数据存放到外部E2PROM(AT24C64)中。针对此功能,测试系统将通过I2C总线直接读取E2PROM内部的数据判断断电数据保存是否有效,通过指示灯指示。

(6)查看故障指示灯,完成测试

以上5个步骤完成后如果没头有指示灯显示故障,则可按下下载按键,将麻将机主机板的程序下载到AT89S52中,完成整个测试。如果发现还有故障,则按后退键再次进行测试,以便确认故障。

5 智能测试系统关键的程序代码

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测试步进处理程序: 
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6 结 语

本设计实现的智能测试系统已应用于某自动麻将机的生产厂家,并取得了良好的应用效果。以往该厂产品的出厂检测均采用人工检测模式,完成检测需要花费20 min,且检测的范围局限于最主要的几项指标;引入本智能检测系统后,只需2min即可完成对产品的检测,且检测的范围覆盖了绝大部分功能,遇到检测不能通过的产品还可以根据智能检测系统的提示快速、准确地找到故障源,大大提高了生产效率。

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