通用示波器自动测试系统

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: