通用示波器自动测试系统的设计

一、前言

随着电子科学技术的发展,示波器已成为电子技术工作者不可缺少的重要工具之一。由于受到元器件的漂移、老化等多种因素的影响,若要保证示波器在使用时的准确性,就必须对其进行定期检定。以往传统的检定方法全是靠手工操作,由于检测的范围广、功能多,因此,在检定时常常忙得不可开交,不仅劳动强度大,工作效率低,而且检定的数据也不易管理。为此,对示波器进行自动化测试,是当前迫在眉睫,势在必行的一项重要工作。

要实现示波器检定的自动化,就必须解决接口问题,使仪器控制器和仪器之间能够相互通信。为此,在本系统中,采用了在微机的I／O通道中插入一块GPIB接口板(即IEEE-488接口板),来实现计算机和示波器校准仪之间的通信(包括程控命令,测量数据,仪器状态信息的传送)。该系统可完成对示波器的多种参数的采集、测试和数据误差的分析处理,完成测量结果的显示、存储、复查和输出打印等操作。

二、GPIB接口板简介

uPD7210通用接口芯片是GPIB接口板的核心。它的40个引脚主要分成两大部分,第一部分与微机总线相连,即直接或通过若干辅助电路接至微机的I／O通道。例如,接至数据总线,地址总线,时钟,读、写中断请求,DMA请求和DMA允许等信号线。第二部分,则是通过总线收发器直接连至GPIB总线。此外还有三条发送、接收控制线T／R1—T／R3,用来进行输入、输出控制和表示接口功能的某些工作状态。
　在GPIB系统中共设置了10种接口功能,即:
　1)讲功能(T功能)
　2)听功能(L功能)
　3)源互锁联络功能(SH功能)
　4)受者互锁联络功能(AH功能)
　5)系统控制功能(C功能)
　6)服务请求功能(SR功能)
　7)并行查询功能(PP功能)
　8)远地／本地功能(R／L功能)
　9)设备清除功能(DC功能)
　10)设备触发功能(DT功能)
　运行时,首先对8个写寄存器和8个读寄存器进行初始化,然后再通过数据输出寄存器向GPIB总线上的设备发布命令,传送数据。通过读某些状态寄存器,可了解所需要的状态,也可通过数据输入寄存器读回GPIB总线上设备发来的数据。整个通信过程由程序控制,从而达到自动检测的目的。

三、自动检测系统的建立

1.系统的硬件组成

本自动检测系统是由一台具有GPIB接口板的AST286微机,一台程控示波器校准仪和一台24针打印机组成。

GPIB接口标准规定,仪器(校准仪)的听地址为01L5L4L3L2L1,讲地址为10T5T4T3T2T1,当控制器(微机)发出的地址的低5位与校准仪的设备地址相符合时,校准仪即被寻址为听者或讲者。设备地址的设置可通过拨动仪器面板上的5位地址开关来实现。而控制器的设备地址,则通过初始化程序对地址输入／输出寄存器6W写入地址来设定。其结构图如下:

图1　系统硬件结构图

2.系统软件的编制

本着方便实用、通用性强和运行可靠的原则,本测试系统的用户界面采用汉字显示,由菜单选择,使操作者无需掌握过多的计算机语言即可使用。同时,该软件是完全按照国家颁布的示波器检定规程进行编制的。它不仅可以对示波器的多种参数进行测试、显示、打印和复查,而且还具有记忆功能,即检定完某型号的示波器之后,当再次检测同型号的示波器时,便可直接按以前所设置的量程和参数进行检测,而无须反复回答计算机的提问。

为了提高软件的可靠性和检测的精度,本系统采用了模块化、结构化的设计思想。模块化使各参数检测子程序能独立完成而不受其它模块的影响。这种方法使程序在调试和运行时,具有良好的安全性和可靠性。另外,结构化的顺序进行和其判断功能,使之在程序设计中充分考虑到了各种可能出现的情况,并可自行处理在检测中出现的一些问题,从而在一定程度上保证了程序的完整性。其软件的流程图如下:

图2　系统软件流程图

当用户键入示波器的型号后,即可出现一询问菜单,让用户输入被检示波器的编号、送检单位等有关信息。当用户对示波器的某个量程进行检测时,它能自动判别其测量值是否超差,若在其误差范围内,它会记下其测量值,否则,显示此量程超差。在打印程序中分为两部分,一是测试报告的题头部分,另一是测试的数据。题头部分作为一个单独的文件存入磁盘,数据作为原始资料存入另一文件。这样做的目的,是为今后实现计算机管理提供方便。另外,为了用户操作的方便,本系统还设有显示和复查数据的功能。

四、结束语

计算机制造技术和应用技术在不断地发展,各种带有接口的示波器也将会得到广泛的应用,其检定技术也会上一个新的台阶,随着检定工作的需要,我们将会使其更加完善。

参考文献

　　［1］　孙　续,《自动检测系统与可程控仪器》,电子工业出版社
　　［2］　高登芳,《微机实用测控接口技术》,北京科技出版社
　　［3］　高光润,《微处理机在电测技术中的应用》,机械工业出版社