專利名稱：一種自動(dòng)測控裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)測控領(lǐng)域，尤其涉及一種自動(dòng)測控裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代化大批量的工業(yè)生產(chǎn)中，要求測試系統(tǒng)人員必須在最短的時(shí)間內(nèi)完 成產(chǎn)品的性能測試，而且現(xiàn)代化的品質(zhì)管理還要求測試數(shù)據(jù)必須可追溯、可分
析，基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)測試系統(tǒng)(Automatic Test System, ATS)不僅可以快速 準(zhǔn)確的完成測試，還可以方便的記錄得到的測試數(shù)據(jù)，大大降低了測試數(shù)據(jù)追 溯和分析的難度，因此ATS便成為了必須的選擇。
現(xiàn)有的自動(dòng)測控系統(tǒng)設(shè)備之間大都是通過通用接口總線(General Purpose Interface BUS, GPIB )連接，采用這種連接方式的測控系統(tǒng)不僅傳輸速度有限， 測試周期長，而且總線上最多只能連15臺(tái)設(shè)備，傳輸長度不超過20米，更為 重要的是其電腦端及設(shè)備端均需配置專用的GPIB卡，連接成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種自動(dòng)測控裝置，旨在解決現(xiàn)有的測控設(shè) 備間數(shù)據(jù)傳輸速度不夠快、測試不夠快速、總線節(jié)點(diǎn)數(shù)不夠多且成本昂貴的問 題。
本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種自動(dòng)測控裝置，所述裝置包括 模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元，用于接收一個(gè)或多個(gè)測試點(diǎn)的模擬電壓信號(hào)，將
所述模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出；以及
微處理器，用于接收所述模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)以及外部 輸入的數(shù)字信號(hào)，并通過其內(nèi)置的通用串行總線接口或外部存儲(chǔ)器接口將所述
數(shù)字信號(hào)與外部輸入的數(shù)字信號(hào)輸入至外部測控用計(jì)算機(jī)以進(jìn)行測控。
本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種自動(dòng)測控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
自動(dòng)測控裝置，用于將其接收的一個(gè)或多個(gè)測試點(diǎn)的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)，并接收外部輸入的數(shù)字信號(hào)，通過其內(nèi)置的通用串行總線接口或外
部存儲(chǔ)器接口輸出數(shù)字信號(hào)；以及
測控用計(jì)算機(jī)，用于通過網(wǎng)絡(luò)接口或通用串行總線接口接收所述自動(dòng)測試 裝置輸出的數(shù)字信號(hào)，對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測控并予以顯示，比較判斷，記錄或控 制。
本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)測控系統(tǒng)以目前計(jì)算機(jī)中普遍配置的USB接口 和網(wǎng)絡(luò)接口傳輸數(shù)據(jù)，無需再配置其他的硬件設(shè)備，成本較低，且數(shù)據(jù)傳輸速 度快，而且多路信號(hào)的測試也保證了多個(gè)測試點(diǎn)可以同時(shí)測試，進(jìn)一步縮短產(chǎn) 品測試周期。


圖l是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)測控裝置在進(jìn)行測試時(shí)與測控用計(jì)算機(jī)
的連接關(guān)系示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)測控裝置內(nèi)部的模塊結(jié)構(gòu)原理圖3是使用本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)測控裝置組成測試局域網(wǎng)時(shí)的連接關(guān)
系圖。 ，
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí) 施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅 僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)測控裝置可以同時(shí)接收多路模擬電壓差分信號(hào)和 8路數(shù)字輸入信號(hào)，可以同時(shí)測試多個(gè)測試點(diǎn)，測控系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備釆用通用
串行總線(Universal Serial Bus ， USB )接口或網(wǎng)絡(luò)接口傳輸數(shù)據(jù)，連接方式靈 活，傳輸數(shù)據(jù)速度快，且成本低廉，其中網(wǎng)絡(luò)接口包括局域網(wǎng)(Local Area Net, LAN)接口和廣域網(wǎng)(Wide Area Net, WAN)接口。
圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)測控裝置在進(jìn)行測試時(shí)與測控用計(jì)算 機(jī)的連接關(guān)系，若被測試點(diǎn)的電壓為模擬信號(hào)，被測試設(shè)備的測試點(diǎn)通過一條 3芯的電壓信號(hào)線與自動(dòng)測控裝置的電壓輸入通道相連接，自動(dòng)測控裝置可以 同時(shí)輸入8路電壓信號(hào)，因此可以接入多個(gè)測試點(diǎn)同時(shí)測量；對于需要開關(guān)量 控制的場合，該自動(dòng)測控裝置還提供了 8路三極管-三極管邏輯電路 (Transistor-Transistor, TTL)電平兼容模式的數(shù)字輸入通道，以及16路TTL 電平兼容模式或者12V繼電器驅(qū)動(dòng)輸出模式的數(shù)字輸出通道，輸入信號(hào)通過10 針的插頭接入到自動(dòng)測控裝置的輸入接口 ，而輸出接口則可以使用20針的牛角 插頭接出，在繼電器驅(qū)動(dòng)輸出模式時(shí)，輸出接口還可向外部繼電器提供+12V 的輸出電壓。
自動(dòng)測控裝置與測控用計(jì)算機(jī)的通信可以選用網(wǎng)絡(luò)接口或者USB接口 ，網(wǎng) 絡(luò)接口使用專用的8芯雙絞網(wǎng)絡(luò)線連接，而USB接口則使用專用的4芯電纜連 接，測試時(shí)，測試人員可以通過測控用計(jì)算機(jī)上的相關(guān)測試程序?qū)τ勺詣?dòng)測控 裝置輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測試，并記錄得到的測試數(shù)據(jù)和判斷測試結(jié)果，例如 比較判斷是否在測試規(guī)定的范圍、被測試設(shè)備是否合格等。
圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)測控裝置內(nèi)部的模塊結(jié)構(gòu)原理，為了 便于描述，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。如圖2所示，自動(dòng)測控裝置 包括模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元1和微處理器2 (Micro Controller Unit, MCU)，模 擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元1與微處理器2之間通過串行接口通信。模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn) 換單元1用于接收被測試設(shè)備的測試點(diǎn)輸入的模擬電壓信號(hào)，將此模擬信號(hào)轉(zhuǎn) 化為數(shù)字信號(hào)后，通過串行接口輸出至微處理器2，微處理器2通過USB接口 將數(shù)字信號(hào)輸入至測控用計(jì)算機(jī)以進(jìn)行相關(guān)測試，也可以通過其內(nèi)置的外部存 儲(chǔ)器接口 ( External Memory Interface, EMIF )通過一 網(wǎng)絡(luò)接口芯片后將數(shù)字信
號(hào)輸入至LAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部或WAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的測控用計(jì)算機(jī)，EMIF接口與USB 接口不可同時(shí)工作，EMIF接口適用于長距離、分布式、大容量的測試系統(tǒng)， 而USB接口則適用于短距離、小數(shù)量的測試系統(tǒng)中，在無USB設(shè)備連接的情 況下將使用EMIF接口通信。
模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元1具有多路差分電壓采樣通道，具體測試時(shí)可以任 意選擇其中的一個(gè)或多個(gè)，其標(biāo)準(zhǔn)配置可以采集土60V的差分電壓信號(hào)，每一 路采樣通道均有三個(gè)4妄線端口 ，即CHH、 CHL、 GND，圖中CHOH、 CHOL、 GNDO和CHnH、 CHnL、 GNDn分別表示第 一路和第n+l的接線端口。被測試 設(shè)備測試點(diǎn)的模擬電壓信號(hào)經(jīng)差分采樣通道輸入至與電壓差分采樣通道——對 應(yīng)的電壓調(diào)理模塊，由電壓調(diào)理模塊將輸入的高電壓調(diào)整至模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣模塊 (Analog Digital Converter, ADC )的可接收范圍之內(nèi)，圖2中的VerfD、 Verfl 分別為電壓調(diào)理模塊和ADC采樣轉(zhuǎn)換模塊的基準(zhǔn)電壓，經(jīng)過電壓調(diào)理模塊調(diào) 理后的模擬電壓信號(hào)分別經(jīng)過ADC采樣轉(zhuǎn)換模塊的模擬信號(hào)正輸入端 AINO十/AINn+和負(fù)輸入端AINO - /AINn -輸入至ADC采樣轉(zhuǎn)換模塊，ADC將 模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)后輸入至微處理器2。
本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)測控裝置還具有完全兼容TTL電平標(biāo)準(zhǔn)的8路數(shù) 字輸入接口，以及16路數(shù)字輸出接口，輸出接口有兩種輸出模式，分別為12V 繼電器驅(qū)動(dòng)輸出模式和16路TTL電平輸出模式，后者適用于需要用較多的邏 輯控制信號(hào)去控制外接輔助電路時(shí)的情形，每一路的上電初始狀態(tài)可由用戶根 據(jù)需要自由設(shè)定，如圖2所示，該數(shù)字輸入以及兩種模式的輸出通過微處理器 2的I/O 口與微處理器2連接。微處理器2將通過8路數(shù)字輸入接口或ADC采 樣轉(zhuǎn)換模塊輸入的數(shù)字信號(hào)，通過USB接口或網(wǎng)絡(luò)接口芯片輸出至測控用計(jì)算 機(jī)以進(jìn)行測試，測控用計(jì)算機(jī)測試后并記錄得到的測試數(shù)據(jù)和判斷測試結(jié)果。 本發(fā)明實(shí)施例中的USB接口符合通用串行總線標(biāo)準(zhǔn)，其插座為B型插頭，單 根USB連線可以達(dá)到5米，最多可以有5級(jí)USB通過集線器(HUB )級(jí)連， 可以使自動(dòng)測控裝置到測控用計(jì)算機(jī)的距離達(dá)到25米。圖2所示的微處理器通
過外部存儲(chǔ)器接口 ( External Memory Interface， EMIF )控制網(wǎng)絡(luò)接口芯片，數(shù) 字信號(hào)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)接口芯片后由RJ-45插座通過8芯雙絞網(wǎng)絡(luò)線傳輸至測控用計(jì) 算機(jī)，其中，RJ-45插座可以為由國際性的接插件標(biāo)準(zhǔn)定義的8個(gè)插孔的模塊 化插孑LTX+ZTX-分別是網(wǎng)絡(luò)接口芯片向局域網(wǎng)內(nèi)輸出的差分信號(hào)，而RX+/RX-則分別是網(wǎng)絡(luò)接口芯片接收的來自局域網(wǎng)的差分信號(hào)。
本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)測控裝置采用外接電源的供電方式，其中高壓采 樣部分采用雙電源供電，為負(fù)電壓釆集提供了根本的保證，而且釆用價(jià)格低廉、 數(shù)據(jù)傳輸速度快、且易于網(wǎng)絡(luò)互連的USB接口或網(wǎng)絡(luò)接口，還可以使自動(dòng)測控 不再受空間的限制，下面將詳細(xì)介紹如何利用本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)測控裝 置及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成自動(dòng)測試局域網(wǎng)。如圖3所示，整個(gè)測試局域網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、 自動(dòng)測控裝置、測控用計(jì)算機(jī)組成，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要有一個(gè)具有動(dòng)態(tài)逐漸配置協(xié) 議(Dynamic Host Configuration Protol， DHCP)功能的路由器、若干HUB (由 系統(tǒng)大小決定HUB的數(shù)量)以及五類或更好品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)雙絞線，測控用計(jì)算 才幾需要安裝有Windows98/2000/Me/Xp等常用操作系統(tǒng)和支持LAN網(wǎng)絡(luò)的硬件 設(shè)備及相應(yīng)軟件。圖3中，路由器有隔離測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的功能，以 使測試網(wǎng)絡(luò)不影響到正常的工作網(wǎng)絡(luò)，路由器與集線器HUB1、 HUB2、 HUB3 通過網(wǎng)絡(luò)接口連接，CI-Cll均為自動(dòng)測控裝置，其中，Cl、 C2、 C3通過網(wǎng) 絡(luò)接口與HUB1相連接，C4、 C5、 C6、 C7通過網(wǎng)絡(luò)接口與HUB3連接，而 HUB4、 C8、 C9通過網(wǎng)絡(luò)接口連接至HUB2， HUB2的網(wǎng)絡(luò)接口又連接有C10、
Cll及測控用計(jì)算機(jī)，整個(gè)組網(wǎng)方式按照星型局域網(wǎng)組網(wǎng)方式靈活布局，當(dāng)網(wǎng) 絡(luò)接口不夠時(shí)就使用集線器拓展網(wǎng)絡(luò)接口。由于測控用計(jì)算機(jī)的IP地址必須和
自動(dòng)測控裝置處于同一子網(wǎng)地址范圍內(nèi)，才能訪問系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)設(shè)備，因此推 薦測控用計(jì)算機(jī)和測控裝置同樣自路由器的DHCP服務(wù)獲得IP地址。
本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)測控裝置以目前計(jì)算機(jī)中普遍配置的USB接口 和網(wǎng)絡(luò)接口傳輸數(shù)據(jù)，無需再配置其他的硬件設(shè)備，成本較低，且數(shù)據(jù)傳輸速 度快，而且多^^信號(hào)的測試也保證了多個(gè)測試點(diǎn)可以同時(shí)測試，進(jìn)一步縮短產(chǎn)
品測試周期。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的l呆護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、 一種自動(dòng)測控裝置，其特征在于，所述裝置包括 模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元，用于接收一個(gè)或多個(gè)測試點(diǎn)的模擬電壓信號(hào)，將所述模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出；以及微處理器，用于接收所述模擬信號(hào)釆樣轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)以及外部 輸入的數(shù)字信號(hào)，并通過其內(nèi)置的通用串行總線接口或外部存儲(chǔ)器接口將所述 數(shù)字信號(hào)與外部輸入的數(shù)字信號(hào)輸入至外部測控用計(jì)算機(jī)以進(jìn)行測控。
2、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元包括多路差分電壓采樣通道，其在測試時(shí)與被測試點(diǎn) 一對一連接； 多個(gè)電壓調(diào)理模塊，其與所述多路差分電壓采樣通道——對應(yīng)，通過所述多路差分電壓采樣通道接收測試點(diǎn)的模擬電壓信號(hào)，并調(diào)整所述模擬電壓信號(hào)；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣模塊，與所述多個(gè)電壓調(diào)理模塊連接，接收經(jīng)過調(diào)整后的模 擬電壓信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
3、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述模擬電壓信號(hào)為差分信號(hào)。
4、 如權(quán)利妻求l所述的裝置，其特征在于，所述微控制器還包括 串行接口 ，用于將所述模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)輸入至微控制器；外部數(shù)字信號(hào)輸入接口 ，用于將外部輸入的數(shù)字信號(hào)輸入至所述微控制器；以及數(shù)字輸出接口 ，用于對外部繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)或?qū)ν饨虞o助電路輸 出邏輯控制信號(hào)。
5、 一種自動(dòng)測控系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括自動(dòng)測控裝置，用于將其接收的一個(gè)或多個(gè)測試點(diǎn)的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)，并接收外部輸入的數(shù)字信號(hào)，通過其內(nèi)置的通用串行總線接口或外 部存儲(chǔ)器接口輸出數(shù)字信號(hào)；以及測控用計(jì)算機(jī)，用于通過網(wǎng)絡(luò)接口或通用串行總線接口接收所述自動(dòng)測試 裝置輸出的數(shù)字信號(hào)，對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測控并予以顯示，比較判斷，記錄或控 制。
6、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)測控裝置包括 模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元，用于接收一個(gè)或多個(gè)測試點(diǎn)的模擬電壓信號(hào)，將所述^^莫擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出；以及微處理器，用于接收所述模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)以及外部 輸入的數(shù)字信號(hào)，并通過其內(nèi)置的通用串行總線接口或外部存儲(chǔ)器接口將所述 數(shù)字信號(hào)與外部輸入的數(shù)字信號(hào)輸入至外部測控用計(jì)算機(jī)以進(jìn)行測控。
7、 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元包括多路差分電壓采樣通道，其在測試時(shí)與被測試點(diǎn)一對一連接； 多個(gè)電壓調(diào)理模塊，其與所述多路差分電壓采樣通道——對應(yīng)，通過所述多路差分電壓采樣通道接收測試點(diǎn)的模擬電壓信號(hào)，并調(diào)整所述模擬電壓信號(hào)；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣模塊，與所述多個(gè)電壓調(diào)理模塊連接，接收經(jīng)過調(diào)整后的模 擬電壓信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
8、 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬電壓信號(hào)為差分信號(hào)。
9、 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制器包括 串行接口 ，用于將所述模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)輸入至微控制器；外部數(shù)字信號(hào)輸入接口 ，用于將外部輸入的數(shù)字信號(hào)輸入至所述微控制器；以及數(shù)字輸出接口 ，用于對外部繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)或?qū)ν饨虞o助電路輸 出邏輯控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明適用于自動(dòng)測控領(lǐng)域，提供了一種自動(dòng)測控裝置及系統(tǒng)，所述裝置包括模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元，用于接收一個(gè)或多個(gè)測試點(diǎn)的模擬電壓信號(hào)，將所述模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出；以及微處理器，用于接收所述模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)以及外部輸入的數(shù)字信號(hào)，并通過其內(nèi)置的通用串行總線接口或外部存儲(chǔ)器接口將所述數(shù)字信號(hào)與外部輸入的數(shù)字信號(hào)輸入至外部測控用計(jì)算機(jī)以進(jìn)行測控。本發(fā)明提供的自動(dòng)測控裝置以目前計(jì)算機(jī)中普遍配置的USB接口和網(wǎng)絡(luò)接口傳輸數(shù)據(jù)，無需再配置其他的硬件設(shè)備，成本較低，且數(shù)據(jù)傳輸速度快，而且多路信號(hào)的測試也保證了多個(gè)測試點(diǎn)可以同時(shí)測試，進(jìn)一步縮短產(chǎn)品測試周期。
文檔編號(hào)G05B19/048GK101122785SQ200710076989
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月18日
發(fā)明者杰 韓 申請人:杰 韓