基于Labview与Keithley设备的自动测试系统

陈环环++李宏新

摘要：本文介绍了一种线路板自动测试系统，软件平台采用Labview，信号测试通过Keithley多通道扫描来实现，测试精确、快速，实用易开发。

关键词：Labview；Keithley；自动测试；线路板

中图分类号：TN949 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）007-000-01

一、开发背景

随着电子行业的发展，人们也越来越认识到测试技术的重要性，同时也对测试效率和测试质量都有了更高的要求。本自动测试系统针对线路板测试（包括电压测试和信号测试）设计，最大限度的省掉人工干预，避免人工操作产生错误判断而导致不良品流出，同时在人工成本日益增加的今天，缩短生产工时，大大降低生产成本。

二、自动测试系统简介

自动测试系统由计算机作为主控，由硬件系统、吉时利设备和测试探针平台组成。硬件系统负责通过232接收计算机指令，将指定电压输入给待测线路板，并将信号回发至计算机；吉时利设备通过232接收计算机各通道配置及自动扫描指令，将线路板输入信号及输出信号通过2700多通道切换实现高级扫描测量，并将测量结果传递给计算机；计算机有人工操作界面，负责结果是否合格的判断显示，同时将测量结果上传至数据库，实现测试信息可追溯。

计算机软件设计平台采用Labview， Labview是由美国国家仪器（NI）公司研制开发一种程序开发环境，似于C和BASIC的一种图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。图形化编程简单易用，能高效的完成项目开发。经过多年的发展，Labview在测试测量领域获得了广泛的承认。至今，大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的Labview驱动程序，使用Labview可以非常便捷的控制这些硬件设备。

线路板信号检测由硬件系统通过IO口完成，硬件系统CPU采用STM32F103xx系列，STM32F103xx增强型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器（高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM），丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。CPU高效可靠，易开发。

电压及电流检测由吉时利设备完成，Keithley采用2700系列多通道开关控制模块，能实现高精度、功能可设置的多通道快速扫描测量。每一个通道都能独立的设置功能、量程、速度、交流带宽、滤波、偏置补偿等，大大提高了可应用性。

三、自动测试系统硬件设计

硬件系统包括CPU、键盘、继电器、液晶、指示灯及232通信口，键盘负责手动控制电压高低档位及相电压切换；信号检测是线路板输出处理成的IO信号；232通讯负责实现硬件系统的计算机控制。

四、自动测试系统软件设计

1.硬件系统控制和数据读取

计算机通过232控制硬件系统继电器动作顺序和方式，以实现不同相位和不同档位电压的切换，同时读取硬件系统检测到的硬件信息。硬件系统的控制采用事件模式，事件结构是Labview编程结构的精髓所在。它类似于单片机中断功能，优点在于不占用CPU资源。比如按键按下串口发送数据，以及设置键盘快捷键等功能，事件结构比查询结构节省资源，能灵活响应需求指令。

2.吉时利设备的配置及控制扫描检测

吉时利2700设备有两个插槽可用于安装开关模块，上面的插槽为1号槽，下面的插槽为2号槽，当插槽1，2都插入7700开关模块，所提供的通道为101到122和201到222，使多通道测量成为可能。测试前，首先配置设备端口属性包括：波特率、数据位、停止位、校验方法、有无流控制等。然后配置各通道测试信息，包括：扫描通道范围、通道功能、量程、精度、位数、扫描时间、扫描次数等。配置完成后，等待高级扫描指令，读取测试结果。本测试系统使用直流电压、交流电压、交流电流3种测量模式，量程分别设置为100VDC、750V、和100mA，设置完成后，等待高级扫描指令，上传给计算机各通道测试结果。

3.自动测试过程

以三相三线电能表电源板测试为例说明整个测试过程。通过按键启动测试，首先切电压档位1的A相电压，等待电源稳定后测试，读取硬件系统检测到的IO信息，然后读取吉时利设备的电压电流测量值，测试完成。然后切B相电压、C相电压分别读取测量数据。电压档位1测试完成后，自动切至电压档位2和电压电压档位3，全部测试完成后，计算机控制硬件系统自动断电，将测试完成的板取下，如果合格，放至良品区，不合格放至不良品区，后重复操作继续测试。

4.测试数据上传

测试数据保存采用两种模式，网络模式和本地模式，如果网络正常，将数据上传至服务器，如果登录异常，则会先将数据保存至本地计算机，等网络正常后，自动将本地数据上传并清空。两种模式均采用UDL方式与sql_server连接，udl文件主要包含OLE DB provider， server information， user ID， password， default database等信息，连接完成后，若未找到指定表名称，需要先建表，然后通过DB Tools List Columns和DB Tools Insert Data将数据保存至表中，完成数据上传。

五、结束语

自动测试系统的应用，降低了操作人员的劳动强度，缩减了劳动成本，提高了生产质量。本文介绍了线路板测试系统组成及各部分功能和实现方法，采用模块化设计，便于后期升级，使整个测试过程自动完成，高效率、高准确性，同时将测试数据保存，便于后期追踪，有很强的实用性。

参考文献：

[1]刘君华.基于LABVIEW的虚拟仪器的设计[J].北京：电子工业出版社，2003.1.

[2]李华.单片机通用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，1999.

[3]潘永雄.新编单片机原理与应用.西安：西安电子科技大学出版社，2007.