杨凤鸣1, 刘傲翔2, 邵轶群1
1. 淮海工业集团有限公司，山西长治，046012；
2. 北方华锦化学工业集团有限公司，辽宁盘锦124000
摘要：科学准确的获取高低温测试数据能够为整个研制过程提供良好的支撑。而高低温箱的密闭空间和复杂的电磁环境，都给测试带来较大的挑战。在仔细研究高低温自动化测试需求的基础上，介绍了一种基于WIFI模块的高低温自动化测试系统，对系统的总体方案和各个模块的设计进行介绍，并完成现场的调试，该系统满足设计要求，工作稳定可靠。
关键字：自动化测试 WIFI模块
0引言
电子产品在设计阶段，需要对样机进行足够多的测试，而高低温冲击试验通过高低温的交替变化，检测样品的电性能和机械耐久性的变化情况，从而筛选出结构上的缺陷，诸如器件引脚焊接不良等。由于高低温箱的密闭和复杂的电磁环境，需要花费大量的时间和人力，难以满足科研开发生产的需求。在仔细研究需求的基础上，开发了基于WIFI模块的电子产品高低温自动化测试系统，该系统由WIFI数据传输模块，单片机自动测试模块、控制信号发生模块和电源管理模块等组成。
1、系统总体方案设计
该系统需要完成电子产品高低温中的参数的自动测试以及实验数据的存储，在对产品的工作原理和测试需求进行详细的分析后，完成该测试系统功能划分，提出相应的设计方案。
1.1、功能要求
该系统需要满足以下功能要求：
(1)能够为整个测试系统和被测产品供电，通过通信总线向测试系统传输信息和命令，并接收产品状态及自检结果等信息；
(2)能够模拟电子产品工作各种控制指令并准确向电子产品发送；
(3)能够按照规定的时序自动检测和存储电子产品输出的模拟和数字信号；
(4)实时检测电子产品工作状态。
1.2、系统结构与测量原理
系统由WIFI模块，单片机自动测试模块、控制信号发生模块和电源管理模块组成。其硬件原理框图如图1所示：
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图1.测试系统原理框图
该系统中除上位机在高低温箱体外，其他的模块都放置在高低温箱中。其工作流程为：首先由上位机经WIFI模块对单片机自动测试模块发送复位指令，并等待控制指令。待控制指令发出后，然后经过通信总线由不同的单片机进行响应，单片机接收到指令后即开始自动测试程序，依照设定的逻辑对被测电路发出模拟控制信号，并对被测电路的输出信号进行实时采集然后存入板载的存储芯片中，单片机测试完毕后经过通信总线向上位机发送指令后，上位机即可通过响应的指令将存储数据进行回读。整个系统的供电由电源管理模块进行统一供电，被测电路的供电时序由单片机发出的指令来控制。
2、系统主要模块设计
2.1 单片机自动测试模块
单片机自动测试模块是本测试系统的关键部分，负责对测试流程进行自动解析，并执行设定的指令。电子产品电路的输出信号在经过信号调理电路后进入单片机，经过ADC采样后单片机对数据进行存储。
本系统的单片机自动测试单元采用STC12C5A32S2单片机作为核心控制芯片，完成测试数据的处理，解析并执行上位机指令，以及控制信号的生成，其片上资源完全可以满足该设计的需求。
不同产品所需要采集的信号在幅值、信号基准值等都有所不同，为了使采集系统有更多的适配性，根据测试需要对相应的跳线帽短接，即可完成对测试模块的输入设置。单片机上电后，对相应的设置引脚进行扫描，然后对模拟开关导通相应的通路，不同衰减等级的信号经过模拟开关和继电器后将信号处理通路接通，送入单片机进行数据采集。该测试模块设置三个电压等级25V、15V和5V，衰减器设置三个衰减等级1/2Vin、1/5Vin、1/10Vin。
经过调理的信号满足单片机3.3V采样幅值的要求并进入单片机的ADC采样电路。单片机根据串口收到的不同指令进行响应。顺序完成响应的测试流程。
2.2控制信号发生模块
控制信号发生模块主要负责模拟电子产品正常工作所需要的各种外部输入信号，如开关闭合，与地面电源的分开等。该模块主要由继电器组进行模拟，继电器的开合信号由单片机根据不同的时序指令进行模拟。
2.3电源管理模块
电源管理模块需要为整个系统进行供电，由于系统共中的不同模块工作在不同的电压等级下，因此需要相应的稳压模块进行稳压后输出供给不同的模块。
2.4WIFI模块
采用的是一款低成本的802.11b/g/n串口-WIFI模块，支持串口和WIFI之间数据传输，可以轻松实现串口设备的无线网络功能。该模块有两种操作模式：透传模式和指令模式。透传模式即将串口发来的数据直接传输出去，指令模式则用于对WIFI模块的相关参数进行设置。
2.5通信总线及多机通信协议设计
本系统的通信总线利用单片机的串行接口来实现主从多机通信方式，由TXD和RXD组成，即WIFI模块的TXD与单片机的RXD相连，WIFI模块的RXD与单片机的TXD相连。在该主从系统中，WIFI模块为主机，单片机为从机.
主机为了能够正确地与指定的从机进行通信，需要有具体明确的通信协议，在通信协议中需要对通信的地址、数据、指令和状态进行约定。本系统的通信协议由8位16进制数组成，各位代表的含义如下：
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按照上面的协议约定，主机会在总线上发送不同地址的帧，被寻址的从机根据其命令向主机发送本从机的状态，主机若判断状态正常，即开始发送或接收数据
3、系统误差分析与校准
该系统的测试误差主要有以下几个来源：
⑴继电器的开合响应时间。单片机给继电器指令到继电器完全闭合（或打开）有1.5ms的响应时间，这样就会给整个测试的时间参数带来误差。
解决方案：在测试时间参数时，计时起点应该从继电器动作瞬间开始计时，将继电器的触点作为触发信号经处理后进入单片机终端系统，从而触发开始计时，这样就有效的避开继电器动作过程。
⑵单片机A/D采样精度：单片机为12位采样精度，每次采样的误差为3.3/4096=0.00081.这样的精度完全能够满足测试系统的需求，产生的误差完全可以忽略。
4结论
本系统完成现场的调试并在实际工作中使用，该系统样机设计能够满足要求，工作稳定可靠。达到了高效测试的目的。
参考文献
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