IPC控制的微型顯示器參數(shù)測(cè)試儀的研制

摘 要：為了解決微型點(diǎn)陣顯示器生產(chǎn)測(cè)試要求，利用工控機(jī)可擴(kuò)展的總線結(jié)構(gòu)和通用的外擴(kuò)板卡，研制了采用工控機(jī)控制的微型點(diǎn)陣顯示器參數(shù)測(cè)試儀。詳細(xì)介紹測(cè)試儀的軟硬件結(jié)構(gòu)，包括工控機(jī)擴(kuò)展板卡的選擇、功能顯示驅(qū)動(dòng)板、參數(shù)測(cè)試板、信號(hào)調(diào)理電路等的設(shè)計(jì)以及采用C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的MFC構(gòu)架下的應(yīng)用程序編程，整臺(tái)測(cè)試儀成為智能化的多功能儀表。已應(yīng)用在器件的生產(chǎn)中，實(shí)踐證明該裝置使用方便，測(cè)量精度高，控制性能好。

關(guān)鍵詞：工控機(jī)；參數(shù)測(cè)試；C++語(yǔ)言；實(shí)時(shí)控制

0引言：

PC_Based Control 技術(shù)是融合PC技術(shù)、信號(hào)測(cè)量與分析技術(shù)、控制技術(shù)于一體的高性能測(cè)量與控制技術(shù)，用于信號(hào)量測(cè)、工業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)采集和控制、運(yùn)動(dòng)控制等，在現(xiàn)代測(cè)試儀器儀表逐漸普及的今天，PC Based Control技術(shù)更是廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)、測(cè)量、控制、檢測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域。工控機(jī)最大的特點(diǎn)是有標(biāo)準(zhǔn)的總線結(jié)構(gòu)和可擴(kuò)展的多種功能模塊板卡，利用標(biāo)準(zhǔn)板卡的二次開(kāi)發(fā)，可以研制成符合要求的各種工業(yè)生產(chǎn)上的測(cè)試控制設(shè)備。

BZ1C501A微型點(diǎn)陣顯示器是蘇州半導(dǎo)體總產(chǎn)研制開(kāi)發(fā)的，應(yīng)用于各類電子設(shè)備儀器和終端字符及漢字顯示。為保證生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量，測(cè)試過(guò)程和相應(yīng)測(cè)試儀器是必不可少的。因點(diǎn)陣顯示器共有256個(gè)微型光源，在給定的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)試，普通的儀器很難達(dá)到要求，因此采用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)試儀器的核心。

本文介紹采用研華工控機(jī)及相應(yīng)數(shù)據(jù)采集卡，匹配自制的測(cè)試單元和顯示驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)BZ1C500A顯示器的功能測(cè)試，顯示器各項(xiàng)靜態(tài)參數(shù)的測(cè)試，測(cè)試儀具有精度高，功能全，實(shí)時(shí)性好，可靠性高等特點(diǎn)。軟件采用C++語(yǔ)言編制，是MFC構(gòu)架下的Windows窗口程序，應(yīng)用程序具有方便的使用界面，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、打印等功能。測(cè)試儀已經(jīng)有效的應(yīng)用于該產(chǎn)品的生產(chǎn)中。

1測(cè)試儀的硬件組成

該測(cè)試系統(tǒng)分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)以研華工控主機(jī)為核心，采用研華PCI-1710數(shù)據(jù)采集卡和PCI-1751 I/O接口卡實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍部件的控制和測(cè)量。自己設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)板卡、開(kāi)關(guān)矩陣、信號(hào)處理板等外圍電路，構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。軟件采用VC++編程，測(cè)試軟件為MFC構(gòu)架下的Windows操作界面， 操作美觀、方便、并具有開(kāi)放性。

1.1 工控機(jī)板卡的選擇

系統(tǒng)的核心采用研華工控主機(jī)外擴(kuò)研華數(shù)據(jù)采集卡PCI-1710、I/O接口卡PCI-1751，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制。兩板卡功能如下。

PCI-1710是用于PCI總線的多功能DAS卡設(shè)備。其包含16路單端或者8路雙端模擬量輸輸入端口，12-bit A/D轉(zhuǎn)換、16路數(shù)字量輸出和16路數(shù)字量輸入和計(jì)數(shù)器/定時(shí)器等。該設(shè)備采用A/D模擬通道0和通道1作為正向電壓和反向漏電流的模擬量測(cè)量入口。矩陣開(kāi)關(guān)由16路數(shù)字量輸出口控制。A/D采用單端輸入，量程為0～5V電壓信號(hào)。

PCI-1751是48路數(shù)字量I/O和3路計(jì)數(shù)器PCI卡，其中I/O口可由軟件自己定義為輸入或輸出通道。該儀器采用32路作為輸出通道，選用Port0和Port3作為16路點(diǎn)陣顯示器陽(yáng)極控制端、Port1和Port4作為16路陰極控制端，實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)陣顯示器的驅(qū)動(dòng)控制。

1.2功能顯示驅(qū)動(dòng)板的設(shè)計(jì)

顯示驅(qū)動(dòng)板共有16個(gè)陽(yáng)極和16個(gè)陰極輸入輸出控制端，控制256個(gè)LED燈，軟件采用掃描方式，按規(guī)則一一點(diǎn)亮。共16組。其中A1和B1接PCI-1751輸出端口、OA1和OA2接點(diǎn)陣顯示器引腳的陽(yáng)極和陰極。

1.3 參數(shù)測(cè)試板電路

測(cè)試系統(tǒng)可測(cè)量的靜態(tài)參數(shù)有2項(xiàng)，分別為Vf、Ir，關(guān)鍵是有256個(gè)發(fā)光二極管在規(guī)定時(shí)間內(nèi)依次測(cè)量，并要求保證測(cè)試的一致性。每項(xiàng)參數(shù)測(cè)試時(shí)都需加不同的條件，

采用由高可靠繼電器組成的開(kāi)關(guān)陣列來(lái)控制。根據(jù)測(cè)試要求，恒流源有16mA，條件電壓源有-5V。被測(cè)參數(shù)需測(cè)量的電壓值，量程為V；需測(cè)量的電流值，量程uA級(jí)。

測(cè)試一項(xiàng)參數(shù)的過(guò)程如下：

由程序控制I/O接口，使相應(yīng)的繼電器線包通電，開(kāi)關(guān)閉合，測(cè)試條件（電壓或電流）與被測(cè)器件構(gòu)成饋路，被測(cè)參數(shù)由信號(hào)處理電路變?yōu)橹绷麟妷毫浚?jīng)過(guò)儀表放大器處理后，由對(duì)應(yīng)的A/D數(shù)據(jù)采集通道，進(jìn)入A/D 實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后數(shù)值有計(jì)算機(jī)進(jìn)行讀取并存儲(chǔ)。

例如測(cè)量一個(gè)LED正向電壓時(shí)，A1、A3、A4繼電器吸合，A5開(kāi)關(guān)接在地上正向電壓值有A/D通道0讀入，當(dāng)測(cè)量一個(gè)LED反向電流時(shí)，A2、A3、A4閉合，A5開(kāi)關(guān)打在運(yùn)放LM358的輸入端，反向電流通過(guò)運(yùn)放轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，有A/D通道1被工控機(jī)讀取。一共256個(gè)LED，在矩陣開(kāi)關(guān)的控制下依次測(cè)量后，匯總數(shù)據(jù)。

2 軟件設(shè)計(jì)

工控機(jī)的軟件要求簡(jiǎn)潔，方便，能直接控制硬件。C++語(yǔ)言具有移植性好、代碼高效、功能強(qiáng)大、硬件控制能力強(qiáng)等特點(diǎn)。因此測(cè)試儀采用C++語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)測(cè)試程序。

該系統(tǒng)軟件是采用Visual C++作為開(kāi)發(fā)工具，在Windows7操作系統(tǒng)下的MFC構(gòu)架程序。測(cè)試程序針對(duì)不同功能分為兩套，一個(gè)是點(diǎn)陣顯示程序，一個(gè)是參數(shù)測(cè)試程序。程序采用模塊化。點(diǎn)陣顯示程序界面模擬顯示器顯示的內(nèi)容，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示功能的監(jiān)控，參數(shù)測(cè)試程序，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的存儲(chǔ)、顯示數(shù)值，并可以根據(jù)需求方的要求，形成曲線或圖表，便于數(shù)據(jù)處理。

3結(jié)論

該測(cè)試儀屬于工控機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)功能。硬件上采用工控機(jī)結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡和I/O接口卡，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試的方法，使系統(tǒng)軟硬件維護(hù)方便，并具有冗余量，可擴(kuò)展。整個(gè)測(cè)試儀采用多種技術(shù)，是智能化的新型多功能儀表。該儀器自研制成功到使用至今，在微型點(diǎn)陣顯示器件生產(chǎn)中一直高可靠，高效率的運(yùn)行。

作者簡(jiǎn)介：

欒偉峰 女 出生于1973年11月 副教授/高級(jí)工程師

1994年～2003年 在蘇州半導(dǎo)體總廠有限公司工作 從事自動(dòng)控制設(shè)備的改造和設(shè)計(jì)。

2003～今 在蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)主任 研究方向?yàn)樽詣?dòng)化控制技術(shù)