系统设计通信测试

系统设计通信测试

　　在系统分析的基础上，设计出能满足预定目标的系统的过程。系统设计内容主要包括：确定设计方针和方法,将系统分解为若干子系统,确定各子系统的目标、功能及其相互关系，决定对子系统的管理体制和控制方式，对各子系统进行技术设计和评价，对全系统进行技术设计和评价等。

　　第一篇

　　1串口通信

　　采用MSComm控件实现PC机与单片机之间的串口通信[11]。

　　MSComm控件通过OnComm事件响应函数编程实现数据的接收与发送。

　　1.1串口设置在ClassWizard(类向导)中为MSComm控件定义成员对象(m_ctrlComm)，设置串口属性。

　　1.2接收信息PC机接收电子罗盘航向角和电池电量信息。

　　使用ClassWizard为MSComm控件添加OnComm()事件响应函数。

　　当下位机发送数据时，触发On-Comm()事件，将字符保存到Byte数组rxdata[]中，根据通信协议对接收到的数据进行分类存储与处理，主要代码如下:1.3探测器运动的控制为了控制探测器运动，添加了前进、左转、右转、加速、减速和停止6个动作按钮。

　　当动作按钮被按下时，PC机向单片机发送相应的命令控制探测器运动，动作按钮的设计原理类似。

　　“前进”动作按钮的设计过程如下:使用ClassWizard为“前进”动作按钮添加消息响应函数OnButtonQianjin()，根据通信协议，当“前进”动作按钮被按下时，PC机向单片机发送命令“s11100p1”。

　　由于串口初始化中设置二进制读/写方式，因此需将其转换为二进制，字符转换及发送代码如下:1.4航向角数据的提取按下“航向角”命令按钮时，PC机向单片机发送命令“s12020p1”，单片机采集当前电子罗盘航向角信息，并向PC机发送信息，PC机接收信息并将其存储于缓冲区，对接收信息进行分析处理，提取航向角数据并实时显示。

　　电子罗盘采用NMEA-0183传输协议[12]，信息结构为$HCHDT，<1>，T*hh。

　　信息以“$”开始，以“”结束。

　　“HCHDT”为一帧数据的帧头，<1>为航向角，格式为0.0到360.0，T为真，<*>为校验和标志，为校验和。

　　信息处理方法:通过搜寻“$HCHDT”，判断是否为一帧数据的帧头。

　　识别帧头后，通过逗号个数的计数值，提取出航向角数据信息。

　　1.5电池电量数据的提取为了直观显示电池所剩电量，将其分为4个等级:100%、75%、50%和25%。

　　按下“电池电量”命令按钮，PC机发送命令“s13001p1”，单片机采集当前电池剩余电量信息，并向PC机发送信息，PC机接收信息并将其存储于缓冲区，对接收信息进行分析处理，提取电量数据并实时显示。

　　2视频捕获

　　VC++提供的vfw32.lib库文件以及AVICap窗口类，便于访问视频硬件，并控制视频捕获[13]。

　　导入vfw32.lib库文件，并在对话框源文件中添加#include“vfw.h”语句。

　　在对话框中添加图形控件(IDC_PICTURE)作为捕获父窗，在其头文件中加入全局变量HWNDgWndCap，在其初始化函数OnInitialDialog()中，采用capCreateCaptureWindow函数创建视频捕获窗，采用CapDriverConnect()函数实现捕获窗与捕获设备的连接，采用Preview(预览模式)显示视频。

　　3结语

　　基于VC++设计了岩腔三维地貌探测器上位机监控系统，运用MSComm控件实现PC机与单片机之间的串口通信，编程简便，工作可靠;采用VFW进行实时视频显示，界面友好，切实有效。

　　通过上位机监控界面按钮操作实现探测器运动控制、电子罗盘航向角测量、电池剩余电量监测、盐腔三维地貌视频实时显示保存等功能。

　　作者：关利乐 马春燕 陈晓恒 单位：太原理工大学 信息工程学院 电气与动力工程学院 煤矿装备与安全控制山西省重点实验室

　　第二篇

　　1测试系统

　　1.1测试内容根据生产实际测试要求，需要测试传感器的如下电学功能参数:1)高低电流值:指轮速传感器输出脉冲信号的导通电流值(高电流)和关断电流值(低电流);

　　2)高低电流比:指导通电流和关断电流的比值;3)高低脉冲时间:指一个周期内输出脉冲信号中高电平和低电平的持续时间;

　　4)占空比:指高电平在一个周期之内所占的时间比率;5)电容值:霍尔芯片中为了提高电磁兼容性而封装的电容的值。

　　1.2测试原理主动式轮速传感器是利用霍尔原理工作的，测试原理如图2所示。

　　测试轮是一个刚性脉冲圈，等间距分布着48个相等齿高和齿宽的齿。

　　轮速传感器中封装有霍尔芯片和永磁铁，霍尔芯片位于测试轮和永磁铁之间，能够检测齿经过传感器时所引起的磁通变化。

　　当测试轮转动时，轮速传感器会受到测试轮的激励，交替变化的齿隙会引起恒定磁场中的相应波动。

　　磁通量的连续变化产生相应的信号，再通过信号放大和调理转换成输出电流信号的脉冲沿。

　　轮速数据以方波脉冲的形式作为外加电流来传递，脉冲频率与轮速呈比例，而且能一直检测到车轮几乎停止(0.1km/h)。

　　在测试电路中，可使用75Ω的采样电阻器以使其转换为电压波形，再用数据采集卡进行采集。

　　2测试系统设计

　　2.1测试系统硬件设计根据测试项目要求搭建的轮速传感器测试系统，主要由工控机、数据采集模块(数据采集卡、GPIB卡、LCR测试仪)、运动控制部分(数字I/O卡、伺服驱动器、伺服电机)和人机交互部分组成，其连接见图3。

　　2.1.1工控机工控机是测试系统的核心，也是测试软件的载体，其运行的稳定与否直接关系到测试工作能否可靠进行。

　　系统采用研华的IPC—610工控机，结构紧凑，扩展灵活，具有良好的稳定性，适于在工业环境中使用。

　　测试中负责处理LCR测试仪测量的数据和数据采集卡采集的数据，并将结果显示在软件界面上。

　　2.1.2数据采集模块数据采集卡主要完成对传感器输出信号数据的采集。

　　系统选用凌华PCI—9816数采卡，通过容量为512MB板载内存存储数据波形，以供工控机处理。

　　该卡具有4通道同步单端模拟输入，并配备了4个高线性度的16位A/D转换器，每通道采样率最高可达20MSPS。

　　在实际测试中经过验证，可以很好地满足系统的精度要求。

　　GPIB通信协议转换卡安装在工控机中，用于连接LCR测试仪和工控机，从而实现信息的发送和接收。

　　其中的LCR测试仪选用安捷伦LCR4263B，用于测量传感器中的电容值，它能快速准确地通过GPIB线缆传输测试数据，测试频率可达100kHz。

　　2.1.3运动控制部分测试过程中，伺服电机带动测试轮转动，负载小。

　　选用施耐德Lexium23系列超低惯量伺服驱动器和伺服电机，可以满足要求。

　　采用伺服位置控制方式，通过数字I/O卡向伺服驱动器的/PULSE，PULSE和/SIGN，SIGN口输出脉冲信号，以控制伺服电机的速度和方向。

　　2.1.4人机交互部分人机交互由键盘、鼠标和显示器组成，能完成产品型号输入、测试软件调用、测试结果显示、电机启停控制等功能。

　　2.2测试系统软件开发2.2.1软件功能与界面测试系统软件采用LabVIEW作为开发平台，人机交互界面友好，功能强大，其主要功能包括传感器参数数据采集、实时显示、自动存储、分析计算和自动判断、错误显示，对测试过程和步骤进行自动化控制[5～6]。

　　根据生产实际分析，本测试软件分为5个部分:1)载入测试文件:输入产品型号，载入对应的测试文件，准备开始自动测试。

　　2)校准模式:连接信号源和标准电容，用以校准并显示结果。

　　3)波形显示分析:显示并分析数据波形。

　　4)手动模式:手动控制继电器，信号灯和伺服电机。

　　5)自动测试模式:产品自动测试与结果显示。

　　其中，自动测试模式直接用于生产中轮速传感器的测试，界面由5个模块构成:结果显示、参数显示、数据统计、测试状态和产品不良提示。

　　在测试结果显示模块中，可显示测量到的各参数的值，以及各参数允许的最大值和最小值，通过比较用以判断是否通过测试。

　　在测试参数显示模块中，可显示产品型号、工装型号和测试节拍。

　　在测试数据统计模块中，可实时显示产品不良数、产品通过数、测试产品总数等信息。

　　在测试状态模式中，可实时显示测试过程中的各个状态，以方便实时监控。

　　在测试不良提示模块中，可显示产品测试不良的类别和个数，以供技术人员监控产品质量，若出现较多测试不良，可及时采取措施，保证产品质量。

　　2.2.2软件流程测试软件流程图如图4所示。

　　测试前，软件先搜寻插入工控机的板卡，若搜寻成功，软件加载相应驱动并初始化，以做好测试前的准备。

　　再输入产品型号，更换工装和校准测试轮位置，通过扫描枪扫描工装二维码确认换型状态以后，按下开始按钮开始测试。

　　测试过程中，软件会响应触发事件逻辑执行各个VI，从而完成整个测试。

　　通过GPIB卡和GPIB电缆传送执行指令，驱动LCR测试仪，完成对电容的测量;数据采集卡通过高频信号线，采集轮速传感器输出电流在电阻器两端的电压脉冲信号。

　　所有项目测试完成后，软件根据各个项目的测试结果与各测试项目标准参数进行比较，判断产品是否合格，并显示在自动测试界面上。

　　测试通过，需要手动进行热刻印打标;测试不通过，需要把报废品放入废料盒，并通过光电传感器检测，否则，不能进行下一次检测。

　　每一组测试，软件还会统计不良品数和测试节拍，并实时显示测试状态。

　　测试完成后，项目测试数据和测试结果会自动存储到硬盘里，以方便技术人员查看和产品质量分析。

　　3测试举例

　　在正常生产环境下对DF11S型汽车轮速传感器共100只产品进行了测试，测试结果如表1所示。

　　从表中数据可以看出:本测试系统测得的数据具有一致性好、精度高、稳定性好等特点，证明了该测试系统的设计满足要求。

　　4结束语

　　本文设计了一种基于LabVIEW的汽车轮速传感器功能测试系统，实现了对轮速传感器电学功能的自动测试。

　　通过生产现场对产品连续大批量的测试，所得数据准确可靠，证明了系统的高稳定性。

　　测试精度达到0.1%，测试速度达到10.5s/pcs，满足了生产中对测量的快速和高精度要求。

　　本系统人机接口良好，运行稳定可靠，减少了人工因素的影响，保证了产品出厂合格率在100%的水平，满足了现代化生产对测试的要求。

　　作者：殷苏民 陆文俊 江煜 朱锦萍 王祖声 单位：江苏大学 机械工程学院 机械电子工程系

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