QT Fixture快速测试系统软件设计

中文提要QTFixture快速测试系统软件设计第一章实习公司介绍1.1苏州欧立通自动化科技有限公司简介苏州欧立通自动化技术有限公司成立于2015年2月13日，经营范围包括自动化设备、低压电器、电子设备、测试仪器、测试夹具、电子通信产品、计算机网络相关产品及其零部件的研发、生产、销售和维修服务；电子产品、非标件、线材的销售，绝缘材料、办公用品及消耗品；销售各种ICT试验台及设计、开发、生产各种FCT试验夹具、绝缘板加工及单片机等一系列自动测试设备。公司产品主要销售到珠三角和华东地区。图1-1苏州欧立通自动化科技有限公司1.2实习部门简介欧立通电子部门是负责测试治具的控制板开发，单片机自动化测试设备，从开发板的设计、开发板Bom的整理、原理图、接线图、程序、开发板的焊接、调试测试等。治具异常的分析/处理及改善(含制程、设备).精益生产活动的开展和落实. 测试治具统筹装配部所有自动机的管理/改善/保养/校准/维修，新设备/夹具的选购、评估、方案订定及承接及验收;已有设备/夹、治具的改善方案订定及实施;设备/夹、治具日常保养及维护。当前由一位电子部门经理，三位工程师和四位电子助理工程师组成，目前是三位工程师和四个助理工程师来完成治具的测试和调试，解决生产过程中出现的各种问题，以保证生产任务能够准时完成，降低人力物力的浪费，提高生产质量，检验完成成品，将合格品交付于客户，从而保证产品质量与产量达到客户最大满意度。1.3实习岗位简介我于2020年3月进入苏州欧立通自动化科技有限公司实习。进入公司第一天，我们的主管带我熟悉了车间，给我传达了工作的大概内容，我在实习的这段时间主要是协助电子工程师对公司的产品（治具、夹具、低压设备）进行测试与运行调试。主要任务有：熟悉硬件电路图；使用AutoCAD，AltiumDesigner绘制接线图；学习汇编语言；学习阅读英文芯片手册以及英文资料手册；参与项目所需材料的整理；完成项目主控板的测试，并做好数据记录汇报给主管，以确保的项目驱动的质量和项目的进度；记录生产过程中出现的问题，参与小组分析和研究。第二章QTFixture快速测试系统介绍2.1QTFixture快速测试系统介绍随着生产发展，收入增加，生活水平、教育程度的提高，繁重体力劳动和熟练技工已出现短缺和来源不足的现象。此外，剧烈的全球性市场竞争，科技的日新月异，已对生产自动化、计算机辅助技术提出了强烈的需求。QTFixture软件是一款根据市场流行的智能手表设计的快速测试系统软件；适用于智能手表按键和表冠的按压、旋转及压力特性测试、扬声器和麦克风的声学测试、振动器振动测试。该软件具备实时精准压力检测模块、基于压力和位移两种模式的运动控制系统、基于FFT算法的振动分析模块。软件既可以与LCD屏通讯进行运行状态的显示及测试结果的实时显示，也可通过USB通讯与电脑连接，将测试结果实时上传至服务器数据库。整个软件呈现给人们的是一个实用、简便、智能的工业生产测试系统。2.2QTFixture快速测试系统的发展趋势在这个工业快速发展的时代，市场上对工人的需求也在不断增加。因此在一些需要大量工人的企业劳动部门中，工人们的工资就成了一笔很大的支出。如果想在保证产品质量的同时，降低生产成本、提高工作效率，那就要考虑把大量的工人制造改成机器操作。制造业进入自动化时代后，仅靠人工操作已不能满足工业生产的需要。夹具自动化设备、非标自动化设备、机器人等辅助和替代性人工设备应运而生。自动化可以代替手工作业，自动成批生产，效率高，误差小，这是工业自动化的主要趋势。QTFixture测试治具/设备是一种通过计算机软件控制，进行器件、PCBA、子系统和整体系统等测试的治具/设备。其中心模块部分可以调节、更换，能够减省人工、自动完成测试序列，大大提高了生产效率，提高了被测产品的质量和可靠性。第三章QTFixture快速测试系统硬件概述3.1QTFixture快速测试系统框架QTFixture软件由9个算法及驱动模块组成：基于FFT变换的音频解析算法、基于压力及位置反馈的闭环动控制算法、USB通讯驱动、Flash存储驱动、压力传感器驱动、步进电机驱动、振动传感器驱动、LCD驱动、内设模块封装。其中内设封装模块对IO驱动、I2C硬件驱动、SPI硬件驱动、UART硬件驱动及定时器模块做了功能性封装，如图3-1所示。基于FFT变换的音频解析算基于FFT变换的音频解析算法基于压力及位置反馈的控制算法USB通讯驱动Flash存储驱动压力传感器驱动步进电机驱动振动传感器驱动LCD驱动内设模块封装STM32F103ZET6，STM32F407ZET6，C8051F120图3-1QTFixture快速测试系统框架3.2QTFixture快速测试系统结构QTFixture治具使性能测试向着流程简单化、自动化的方向发展，为企业降本增效提供帮助。经过工程、品质以及生产部门多次开会研讨，一致制定了如下的设计结构（如图3-2所示），此结构是在参考过往数据及同行业的标准后制定的。启动开关显示屏急停开关下箱体复位开关光栅上箱体启动开关显示屏急停开关下箱体复位开关光栅上箱体（a）打击模组打击模组旋转模组振动模组MIC模组直线模组Dock旋转模组振动模组MIC模组直线模组Dock（b）直线电机气缸开关电源同步带同步轮压力传感器器旋转电机直线电机气缸开关电源同步带同步轮压力传感器器旋转电机（c）滑轨打击电机气缸滑轨打击电机气缸（d）直线轴承振动传感器气缸滑轨直线轴承振动传感器气缸滑轨（e）SpkSpk滑轨气缸光电开关滑轨气缸光电开关（f）图3-2QTFixture快速测试系统硬件结构3.3QTFixture快速测试系统硬件电路概述本治具的硬件电路主要由以下几个部分构成：直流电源，单片机最小系统，FT232USB串口，传感器模块，频率接受检测部分，振动比较模块，显示模块，输入输出模块。控制系统电路实板图如图3-3所示。图3-3QTFixture快速测试系统控制电路实板图3.4单片机概述单片机是把微处理器、存储器、I/O接口、定时器/计数器、串行接口、中断系统集成到一片集成电路芯片上形成的微型计算机，按照用途可分为通用型和专用型两大类。通用型单片机的内部资源丰富，性能全面，适应能力强。用户可以根据不同的需要设计各种不同的应用系统。专用型单片机是针对各种特殊场合专门设计的芯片。超低的成本，超强的针对性和超高的可靠性是专用型单片机的优点，用户在设计时可以根据特殊的需要来设计部件。它在应用中的优势比较明显，可以在系统中实现简化并且优化系统中的资源。C8051F120单片机是SiliconLaboration公司开发的一款完全集合的混合信号片上系统MCU芯片，具有64个数字I/O引脚。该芯片采用高速、流水线结构的与8051兼容的CIP-51内核，速度可达100MIPS。它具有多种嵌入式系统所需的各种外设端口，包括真正12位或10位、100ksps的ADC，真正8位500ksps的ADC，5个通用的16位定时器，2周期的16´16乘法和累加器，可编程的FLASH存储器、片内RAM、可寻址64KB地址空间的外部数据存储器接口，还具有片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器等，并集成SPI/I2C和两个UART串行接口，如表3-1所示。因此，基于以上特点的C8051F120单片机在嵌入式系统开发中得到了广泛应用。表3-1C8051F120主要技术指标工作频率DC-100MHzI/O64外部存储器接口支持FlashROM128K字节（16bit）RAM8448字节（16bit）MAC2周期16´16位总线接口SPI/I2C和两个UART串行接口外部中断8个定时器3个32位程序定时器ADC8个8位500kspsADC8个12位100kspsADC因为C8051F120的高集成度，避免了外扩ROM、RAM、A/D、D/A、Watchdog、可编程I/O口、EEPROM（用片内F1ash完成）等，简化了硬件电路的设计，也提高了系统的可靠性；采用TQFP100贴片电路的封装，有效节省了测试电路板的空间和面积；同时采用高速8051微控制器的内核，提升了系统的可靠度和整体的性能，使其直接完成本测试系统的远程控制数字信号采集和处理任务。C8051F10微控制器内核作为QTFixture测试软件的控制信号处理核心，主要是负责对电压和电流的精确计算和采样，FFT算法的精确数据处理，液晶屏的精确显示，执行机构的精确动作以及阀值的精确设定，远程控制和数据的采集和传输等信号处理功能。3.5C8051主控板模块C8051单片机最小系统包括：MCU，晶振电路，AD采样电路，下载串口。原理图如3-4所示。图3-4C8051单片机最小系统原理图3.5.1AD8629模块A/D转换器广泛应用于单片机接口。串行AD转换器具有功耗低、性价比高、芯片引脚少、超低失调、漂移和偏置电流等特点。AD8629是一款宽频带、自稳零放大器，具有轨对轨输入输出摆幅和低噪声特性。它由2.7V至5V单电源供电（或±1.35V至±2.5V双电源供电）。AD8629为SOP封装，AD8629引脚排列如图3-5所示。图3-5AD8629引脚图由于射极跟随器集成电路的主要优势和特点之一就是，输入电阻高，传递信号源的信号传输效率高；同时输出电阻低，带开关负载的能力强；其输入电压和功率放大的倍数通常小于1而功率接近于1，且其输出的电压与输入电压的相位相同，具有射极跟随器的特性，因而广泛地应用作输出级或中间电压隔离的输出级。射极跟随器集成电路虽然本身没有对电压和功率放大的作用，但仍然具有对电流和功率放大的作用，因而有电流和功率放大的作用。硬件实现AD8629模块的原理图如图3-6所示。图3-6AD8629模块原理图3.5.2LCD显示模块LCD12864汉字图形点阵液晶显示模块，可以显示汉字、图形、ASCII码和自定义字形，内置8192个16´16的中文汉字、128个8´16字符、以及64´256点阵显示RAM，控制器为ST7920，具有串/并接口方式，其内部含有中文字库，LCD12864显示屏为128´64点阵，可显示4行，每行8个字。模块内含有多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、反白、清除、关闭显示和睡眠模式等，可方便地对模块进行控制。模块内置升压电路，无需负压，配置LED背光。3V低电平工作时，只需一个20K的电阻与Vo的地相接。适用于3.3V~5V宽范围工作电压的系统。RS，R/W的配合决定的4种模式见表3-2。表3-2RS，R/W决定的控制模式RSR/W功能说明LLMPU写指令到指令暂存器（IR）LH读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态HLMPU写入数据到数据暂存器（DR）HHMPU从数据暂存器（DR）中读出数据E信号的状态产生动作见表3-3。表3-3E信号的状态产生动作E状态执行动作结果高—低I/O缓冲—DR配合W进行写数据或指令高DR—I/O缓冲配合R进行写数据或指令低/低—高无动作开发板上LCD12864模块的原理图如图3-7所示。模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。图3-7LCD12864模块的原理图3.6电源24V转5V该系统通过开关电源把220V转为24V，经过LM2576S芯片转换为5V电压；再通过LM1117MPX芯片转为3.3V，给C8051F120芯片供电。LM2576系列稳压器是单片集成的为降压提供所有激活功能的电路（buck）开关调节器，能够驱动3A负载良好的线路和负载调节。这些设备可在3.3V、5V、12V和AN下使用可调输出版本。电源原理图如图3-8所示。图3-8QTFixture快速测试系统控制板电源原理图3.7串口通讯模块FT232RL是FTDI公司的多种快速USB通信解决方案之一，其主要功能是实现USB和串行I/O口之间协议转换。这种芯片一方面可以让单片机接收从一个PC主机串口发来的一个USB串行数据，并将其格式转换为一个串行的I/O数据的格式然后发送给一个单片机的串口；另一方面可把一个单片机从串口发出的串行数据格式转换为USB的串行数据的格式然后传回给PC主机。FT232RL内部主要由串行接口USB收发器、串行接口异步收引擎（SIE）、USB收发器协议串行接口引擎、通用接口异步收（UART）先进先出（FIFO）控制器和单片机通用异步接口收发（UART）光电信号转换器等部分构成。FT232RL的主要功能是解决USB接口和RS232接口之间的协议转换问题，使用该芯片时只需增加少量的外围电路即可。通用异步收发器（UART）实现与单片机（如图3-9）的串行接口，通过TXD、RXD、GND三根数据线分别与单片机的RXD、TXD、GND相连，完成与单片机的数据交换。图3-9串口通讯模块原理图3.8传感器模块光电信号传感器主要是将光信号直接转换为无线电信号的一种电子传感器件。其开关电源工作的原理基于光电交换效应。光电交换效应主要是一种指光中的电子照射在某些特殊物质上时，输出输出物质的电子结构吸收了光子的能量而发生相应的一种电磁场效应现象。通过光耦TLP281-4晶体管输出光电耦合器，最大正向二极管电压1.3V，最大反向二极管电压5V。通过芯片的控制输出给传感器有效信号，工作原理图如图3-10所示。图3-10传感器工作原理图3.9开关电源选型开关交换模式电源（switchmodepowersupply，简称SMPS），又称开关交换式电源、开关模式电压变换器，是一种高频化电能相互转换的装置，是交换式电源供应器的一种。其功能主要是将一个位准的输出电压，透过不同形式的电源架构转换为开关电源用户端所需求的电压或电流输出。一般开关电源的输入多半是交流电源或是家用的直流电源，而其输出多半是需要使用直流电源的设备，例如家庭或个人的电脑，而家用的开关电源就是进行了两者之间的电压及输出电流的相互转换。开关电源就是灵活地利用各种电子的开关控制器件（如可控晶体管、场效应管、可控多晶硅闸流管等），通过开关控制电路，使得电子开关器件的电源不停地“接通”和“关断”，让智能型电子的开关控制器件对输入回路电压进行脉冲调制，从而有效地实现对DC/AC、DC/DC电压的变换，以及对输出回路电压的可调和自动同步稳压。因为治具使用的是24V输入电压，所以该系统选用了明纬旗下的LRS-100-24系列产品。图3-11LRS-100-24开关电源实物图3.10槽式光电开关选型智能型光电开关器件是激光传感器的一种，它把回路发射端和输出回路接收端之间光的强弱变化直接转化为输出回路电流的强弱变化，从而达到探测的目的。由于智能型光电开关的输出回路和光电开关输入回路都是通过光电隔离的，所以它的技术可以在许多的场合和工业中得到广泛应用。是采用先进的集成电路设计技术和先进的smt表面处理及安装技术制造工艺而设计制造的新一代智能型光电开关器件,具有延时、展宽、外部自动同步、抗相互干扰、可靠性高、工作范围区域稳定和自诊断等多种智能化的功能。这种新颖的主动式光电开关传感器是一种完全采用脉冲调制的主动式光电探测系统型的电子开关,它所能够使用的冷光源主要有各种红外光、红色光、绿色紫外光和各种蓝色紫外光等,可非常方便的接触,无损伤地迅速和准确控制各种环境中的固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等各种化学物质的状态和其动作。光电开关具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测目标距离远以及抗光、电、磁干扰能力强的诸多优点。这种槽式的光电开关通常采用的是一种标准的u字型结构,其有线发射器和无线接收器分别位于一个u型槽的两边,并与u型槽形成一光轴,当被光电开关检测到的物体经过一个u型槽且直接阻断光轴时,光电开关就直接产生了我们所检测到的光电开关量和拉压力信号。这种槽式的光电开关比较安全可靠的优点是它适合于检测高速物体的变化,分辨透明与半透明的物体。由于检测要求光电传感器的检测距离误差小、响应速度快，所以本系统选择Panasonic旗下的PM-L25系列的产品，最大检测距离6mm，最小检测距离0.8mm´1.2mm，不透明物体，应差0.05mm以下，电源电压5-24V左右。图3-12PM-L25光电开关实物图3.11压力传感器选型S型光电开关拉压力信号传感器是拉压力传感器中常用的一种压力传感器。它主要是用于直接测量固体之间的压力和液体拉压力。它通常被我们称为光电开关拉压力传感器。因为它的外观看起来有点像是S型，它通常被人们称为S型或是拉压力传感器。拉压力传感器基于流体力学原理：一种弹性体在外力作用下运动时会产生一个弹性电阻的变形，使得粘贴在它表面的弹性电阻产生应变片会跟随作用而产生弹性变形，电阻产生应变片形后，它的阻抗系数值将发生变化，经相应的自动测量控制电路把这一弹性电阻的变化效应转换为弹性电信号，从而直接完成将弹性体的外力变换为弹性电信号的过程。该系统选择了鑫精诚旗下的XJC-S09-B系列的产品，XJC-S09-B型压力传感器有以下特点：（1）采用高精度电阻应变式原理。（2）可满足9.8N-1.96KN范围内的力测量。（3）S型结构设计，压式承载，安装使用方便灵活。（4）铝合金/不锈钢材料。（5）动态响应频率高，高精度。图3-13S型压力传感器实物图因为本系统需要测试按键极限的压力测试，所以要有准确的数据来显示压力，故选取了鑫精诚的压力传感器的XJC-S09-B产品，如图3-13所示。3.12步进电机选型步进所使用的电机又可以称为步进脉冲型驱动电机，基于最基本的脉冲型电磁铁原理，它使用的是一种方向可以自由地回转的步进型电磁铁，其旋转动作控制原理主要是通过依靠气隙磁导的变化效应来驱动和产生的电磁转矩。步进电动机是一种专门设计的用于对旋转速度和方向位置精确角度控制的特种电机，它的旋转动作是以固定的方向和角度一步一步地运行的，故又被人们称之为步进电机。步进电机的特点：（1）一般步进电机的精度为步距角的正负3-5%，且不累积。（2）步进电机外表允许的最高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点。本系统支持3路步进电机驱动，驱动方式采用方向+脉冲方式，脉冲输出范围：0-5KHz；同时具有正向和反向极限位置自动感应功能。初始化后即可记忆当前位置，运动方式支持绝对位置运动与相对位移运动两种方式。因按压形成需要高精度的行程、正向和反向极限位置，该系统分别选用了信浓的STP-28D1012步进电机（如图3-14（a）所示）和海顿的E43H4Q-3.6-A02短丝杆直线电机（如图3-14（b）所示）。（a）STP-28D1012步进电机（b）E43H4Q-3.6-A02直线电机图3-14电机实物图3.13信号放大器选型压力输入放大器是通过压敏元件感应得到的压力，然后转换成微弱的压电信号，这个微弱的压力电信号通过压力放大器进行放大。同时可与各种电阻应变式、陶瓷压阻式、扩散硅压阻式传感器配套进行组合使用，实现对物体重力、压力、重量、位移、扭矩、液位等各种物理量的转换和变送。通过与压力输入传感器的接口输出压力信号到相应的信号输入放大器，通过微弱的点信号进行放大后将其转换为相应的数据输出压力值供给放大器，LCD触摸屏显示数据输出压力值得到的大小。信号放大器的特点：（1）内置多级放大芯片，独立电源供电给传感器工作。（2）多种灵敏度输入，可以切换。（3）调节零点，增益在外部调节，更加方便快捷。（4）高速度，变送输出，动态响应频率高。（5)长期稳性好。故选取鑫精诚旗下的XJC-FD-DC-5V(M)，如图3-15所示。

图3-15XJC-FD-DC-5V(M)信号放大器实物图第四章QTFixture快速测试系统软件控制4.1程序设计语言与软件开发环境程序是软件系统的灵魂，软件系统靠程序的运行实现智能传感器模块的全部功能。程序的合理设计使硬件的功能有效的发挥扩展使用。本论文研究的QTFixture快速测试软件设计采用模块化设计，通常情况下编程语言有很多种，比如C语言、汇编语言等，由于C语言可移植性比较强，再加上本系统涉及到多个模块，经综合考虑，本论文软件的设计是采用C语言作为编程语言。（1）硬件环境：处理器：奔腾IV2.0GHz及以上。内存：512M。硬盘：50G。嵌入式处理器：C8051F120。（2）软件环境：操作系统：Windows7、Windows8、Windows10。编译软件：SourceInsight、IAREmbeddedWorkbench、KeiluVision。4.2主程序设计该软件系统采用KeiluVision5作为编程软件来进行对C8051F120单片机的编程，利用专用的编程下载器进行下载。本系统包括LCD液晶显示模块，串口模块，定时器模块，AD采集模块，电机模块，输入输出模块，压力传感器模块等，图4-1所示为系统主程序流程图。（1）样机上电进行复位。（2）整个系统进行初始化，定时器、I/O端口、AD采集、寄存器的初始化，分配端口的功能，分配存储空间。（3）打开中断允许位，等待中断触发信号。（4）显示子程序，实现显示屏的正常显示。（5）判断是否有指令输入，如果有指令则进入指令扫描和分析子程序，如果没有指令信号则程序进入上位机判断子程序。（6）判断是否有上位机命令，如果没有进入下一步。（7）进入子命令调用程序，等待下一步命令，等待中断触发信号进入A/D程序或是串口数据传输程序等。NNYNY上电复位初始化程序显示子程序开中断查询指令有指令指令扫描及分析子程序处理子程序调命令子程序图4-1主程序流程图主程序部分，各个子程序的初始化，LCD显示屏的初始化，当发出指令开始识别指令，处理指令信息。voidmain(void){ SFRPAGE=CONFIG_PAGE; WDTCN=0xde; //Disablewatchdogtimer WDTCN=0xad; OSCILLATOR_Init(); //Initializeoscillator PORT_Init_UART0(); //UART0端口初始化 UART0_Init(); //UART0初始化 Timer3_Init(SYSCLK/SAMPLE_RATE); //定时器0初始化，用于AD采集 setTimer2(0); //用于蜂鸣器报警 ADC0_Init(); //AD采集初始化 IO_init(); Timer0_Init(); //定时器0初始化，1ms定时 EA=1; //系统允许中断 delay_ms(50);// initVcal(); initLimit(); //初始化Flash值//=============LCDDisplay部分===================// LCD_RST=0; delay_ms(30); LCD_RST=1; initial_lcd(); delay_ms(30); clear_screen(); delay_ms(30);// display_8x16(1,0,"QTTest"); display_8x16(1,40,"QTTest"); display_8x16(3,4,"B1:000gMx:000g"); display_8x16(5,4,"B2:000gMx:000g"); display_8x16(7,4,"Cr:000gMx:000g"); Com_SendStr("\r\n===WelcomeQT0AV1.00==="); LCDcount=LCD_Interval; //给LCDcount变量赋值 delay_ms(200); Pressure_Zero_Init(); //初始化压力零值 ES0=1; //开启串口中断4.3AD采集AD采样的流程图如图4-2所示，主要包括以下步骤：（1）单片机上电后，对AD转换、端口、中断等寄存器及各种变量参数进行初始化。（2）单片机等待采样触发信号，AD开始转换进行采样，启动定时器0，根据定时器与AD转换器的配合实现对电压和电流信号的循环采样；设定一个周期采样128个，通过频率跟踪信号确定采样周期。（3）一个周期后存储采样数据，读取采样数据。（4）采样数据进行判断是否满足要求。（5）采样数值满足要求，进入数据处理模块。（6）根据公式计算相应电参数。（7）显示电参数进行数据存储。（8）定时器通过设置中断方式触发单片机进行下一个周期采样，当定时器发出中断信号，单片机进入到步骤（2）的采样子程序进行下一周期采样。NNY初始化开始A/D转换读取参数数据处理电参数处理结果显示返回图4-2AD采样的流程图4.3.1定时器的设置定时器0的初始化，AD采集中通过定时器0中断。定时器0所定时的时间就是采样的时间。voidTimer0_Init(void){ charSFRPAGE_SAVE=SFRPAGE; //保存当前SFR页 SFRPAGE=TIMER01_PAGE; //设置SFR页 TH0=T0DataH; //初始化定时器0 TL0=T0DataL; //设置定时器0的值 TMOD&=0xf0; TMOD|=0x01; //定时方式1 ET0=1; //启动定时器0中断 TR0=1; //打开定时器0 SFRPAGE=SFRPAGE_SAVE; //恢复SFR页}当定时器0定时时间达到，程序会从主程序跳入到定时器0的中断服务程序，在中断服务程序会进行A/D采样。进入定时器0的中断服务程序后首先要做的就是关中断，用来防止其他中断产生并跳出此子程序。接着就要把定时器初值重置，以便重新定时的正常进行。定时器0中断服务程序的程序片段如下：voidTimer0_Interrupt(void)interrupt1{ TH0=T0DataH; TL0=T0DataL; if(Time0Count)Time0Count--; if(LCDcount)LCDcount--;}4.3.2A/D转换首先启动A/D转换，然后实现A/D转换。最后，在退出子程序之前需要重新启动它启动中断，否则将不再有中断并跳出主程序。A/D初始化子程序如下：voidADC0_Init(void){ charSFRPAGE_SAVE=SFRPAGE; SFRPAGE=ADC0_PAGE; ADC0CN=0x84; REF0CN=0x06; AMX0CF=0x00; AMX0SL=0x00; ADC0CF=(SYSCLK/SAR_CLK)<<3; ADC0CF|=0x00; EIE2|=0x02; SFRPAGE=SFRPAGE_SAVE; int_dec=INT_DEC;}A/D转换完成后，应用于单片机中断，程序从主程序跳转到A/D断开服务程序。进入A/D中断服务程序后，首先要关闭中断以防止其他中断跳出子程序，开始读取转换结果读取A/D转换结果，然后判断读取结果否则，程序将直接打开中断，然后跳出A/D中断服务程序继续收集数据。AD中断服务程序里面进行AD结果的读取，程序如下：voidADC0_VoltInterrupt(void)interrupt8{ charSFRPAGE_SAVE=SFRPAGE; SFRPAGE=ADC0_PAGE; if(AD0WINT==1) { AD0WINT=0; } SFRPAGE=SFRPAGE_SAVE;}voidADC0_ISR(void)interrupt15{ AD0INT=0; accumulator+=ADC0; int_dec--; if(int_dec==0) { if(mv1_checking||mv2_checking||mv3_checking) { int_dec=8; AD_value[AMX0SL]=accumulator>>3; } else { int_dec=INT_DEC; AD_value[AMX0SL]=accumulator>>3; AMX0SL++; if(AMX0SL>=4)AMX0SL=0; } accumulator=0L; }}第五章QTFixture快速测试系统的测试及故障维修5.1QTFixture快速测试系统的工作流程图5-1系统的工作流程图QTFixture软件从实际应用出发，设计有LCD显示驱动、按键检测输入驱动、USB数据通讯驱动，可进行多种不同形式的人机交互，系统的工作流程如图5-1所示。为实现产品生产过程中的各种测试需求，设计有连续运行和单步运行两种工作模式。连续运行模式即放置好DUT后只需要按下启动按钮，就会自动完成所有测试项的测试，并将结果显示在LCD屏幕上；单步运行模式主要用于不良产品的维修工作，只针对某一个测试项进行测试，做到节省时间，提高生产效率的作用。连续运行模式工作流程如图5-2，单步运行模式工作流程如图5-3所示。5.2QTFixture快速测试系统的测试本系统主要测试的按键功能如下：（1）按压力测试。（2）回弹力测试。（3）按压行程测试。（4）响应时间测试。（5）开关导通功能测试。图5-2连续运行模式流程图图5-3单步运行模式流程图按压力测试：是记录从按压棒按压按键开始到按压到按键极限位置结束，整个过程中的压力变化，并且记录最大按压力的大小及位置信息。回弹力测试：是测试当按键按到极限位置后松开按键过程中弹力的大小。按压形成测试主要记录三个行程：按键按压总行程、从接触按键到最大按压力时的行程以及按压最大力发生位置到按键极限位置的行程。图5-4按键测试流程图响应时间测试：按压棒以5次/秒的速度按压按键，同时检测按键开关导通情况，依此来判断按键响应时间是否合格。开关导通功能测试：即当按下按键时是否可以检测到按键导通信号。按键测试主要由精密压力传感器及直线运动按压棒组成，测试流程如图5-4所示，按键测试过程如图5-5所示。图5-5按键测试及压力值显示5.2.1表冠测试表冠功能测试主要分两部分组成：（1）按压测试。（2）旋转测试。表冠按压测试与普通按键按压测试相同，此处不再赘述。表冠旋转测试主要测试两个参数：（1）在100g压力条件下，是否能稳定拨动表冠。（2）以3转/秒转速正反方向拨动表冠，表冠感应到的信号频率。表冠测试流程如图5-6所示。表冠测试过程如图5-7所示。5.2.2振动器功能测试振动器测试主要测试智能手表振动器的振动频率、振动幅值参数。考虑到生产线各种设备噪音比较大，经过一些列验证后，本系统采用了模拟电压输出型振动传感器，并通过16位高精度ADC进行电压采集；通过SPI通讯读取当前电压数据，并进行数据存储；程序依据采集到的电压数据，进行软件滤波、FFT数据转换算法，最终计算出振动器的振动频率和振动幅值。图5-6表冠测试流程图图5-7表冠测试及压力值显示软件滤波算法主要是根据产线实际测量数据，过滤掉不需要的频率数据，仅保留150Hz-350Hz的振动数据。FFT是一种快速的DFT算法，它可以将一组时域信号变换到频域。有些信号很难在时域内看到，但如果将它们转换到频域，就很容易看到其特征。该系统利用这一特性，将采集到的振动数据进行FFT变换，并对所需参数进行频域分析。系统采用1kHz频率，每组采用2048数据进行FFT转换，频率范围为0-2KHz。振动器测试程序流程如图5-8所示。振动测试结果如图5-9所示。5.2.3扬声器功能测试本系统针对智能手表组装生产线专门设计了扬声器快速测试功能，程序通过IIS通讯将合成好的声音信号传输到DAC芯片，在经过功率放大后输出到DUT扬声器；同时设备自带有麦克风，可以接受DUT扬声器发出的声音；程序先将接收到的声音信号存储，然后通过数据对比来分析出DUT扬声器在1KHz时的频率响应。最终将结果通过LCD显示出来。扬声器功能测试流程如图5-10所示。5.2.4麦克风测试麦克风测试过程与扬声器相同，采用设备自带扬声器发声，有DUT麦克风接收声音，程序通过数据对比来分析麦克风是否合格。麦克风测试的参数有：灵敏度测试：精度38±2dB。漏音测试：麦克风有1/4圆漏音即判断为不良品。图5-8振动测试流程图图5-9振动测试结果5.2.5UART通讯协议通讯端口设置信息：（1）波特率：115200。（2）校验位：无校验。（3）数据位：8位。（4）停止位：1位。通讯指令格式：本系统定义发送的指令以“\r\n”为结束符，当系统收到“\r\n”时认定为一条指令接收完成，开始进行指令解析及按照指令执行相应的测试；系统测试完成时，会通过UART传输测试结果，此时传输内容以“\r\n*_*”为结束符。示例：电脑发送：Systemreset\r\n系统回复：ResetPass\r\n*_*当发送的指令系统不支持时，会统一回复以下内容："Thiscommandisillegal,pleasecheckitagain\r\n*_*"UART通讯测试过程及结果如图5-11所示。图5-10扬声器测试流程图（a）治具与电脑终端通信（b）电脑控制治具进行按键测试（c）电脑控制治具进行表冠测试图5-11UART通讯测试结果5.2.6系统内设模块封装本系统对内设模块做了应用级封装，方便用户在本系统基础上进行二次开发，缩短开发周期，以快速应对客户不同阶段的需求变化。IO模块封装：本系统对IO输入输出做了封装，输入输出均采用24V电平信号，最多可支持24路输出和24路输入，用户可以简单调用应用函数即可对端口进行操作，不需要考虑硬件初始化等问题。定时器模块封装，系统将定时器做了不同功能的封装：定时器2作为步进电机PWM输出使用、定时器3作为振动传感器采样延时使用、定时器4封装成固定1毫秒延时中断，可供应用程序直接调用。IIC通讯模块封装：IIC1模块应用为Flash存储使用，IIC2则封装为标准IIC主发送器件，通讯速率用户可以自定义（100Hz-400KHz），发送和接收函数已经封装成标准函数，应用程序可直接调用。SPI通讯模块封装：本系统SPI通讯主要应用与ADC采集部分的通讯，采用四线制SPI通讯，传输速率为480kHz。5.2.7压力传感器驱动本系统支持4路16位高精度ADC采集模块：