IPC控制的微型显示器参数测试仪的研制

摘 要：为了解决微型点阵显示器生产测试要求，利用工控机可扩展的总线结构和通用的外扩板卡，研制了采用工控机控制的微型点阵显示器参数测试仪。详细介绍测试仪的软硬件结构，包括工控机扩展板卡的选择、功能显示驱动板、参数测试板、信号调理电路等的设计以及采用C++语言实现的MFC构架下的应用程序编程，整台测试仪成为智能化的多功能仪表。已应用在器件的生产中，实践证明该装置使用方便，测量精度高，控制性能好。

关键词：工控机；参数测试；C++语言；实时控制

0引言：

PC_Based Control 技术是融合PC技术、信号测量与分析技术、控制技术于一体的高性能测量与控制技术，用于信号量测、工业过程数据采集和控制、运动控制等，在现代测试仪器仪表逐渐普及的今天，PC Based Control技术更是广泛应用到工业生产、测量、控制、检测等各个领域。工控机最大的特点是有标准的总线结构和可扩展的多种功能模块板卡，利用标准板卡的二次开发，可以研制成符合要求的各种工业生产上的测试控制设备。

BZ1C501A微型点阵显示器是苏州半导体总产研制开发的，应用于各类电子设备仪器和终端字符及汉字显示。为保证生产过程和产品质量，测试过程和相应测试仪器是必不可少的。因点阵显示器共有256个微型光源，在给定的时间内完成测试，普通的仪器很难达到要求，因此采用工控机实现测试仪器的核心。

本文介绍采用研华工控机及相应数据采集卡，匹配自制的测试单元和显示驱动电路，实现对BZ1C500A显示器的功能测试，显示器各项静态参数的测试，测试仪具有精度高，功能全，实时性好，可靠性高等特点。软件采用C++语言编制，是MFC构架下的Windows窗口程序，应用程序具有方便的使用界面，能实现数据存储、分析、打印等功能。测试仪已经有效的应用于该产品的生产中。

1测试仪的硬件组成

该测试系统分为硬件系统和软件系统。硬件系统以研华工控主机为核心，采用研华PCI-1710数据采集卡和PCI-1751 I/O接口卡实现对外围部件的控制和测量。自己设计驱动板卡、开关矩阵、信号处理板等外围电路，构成自动测试系统。软件采用VC++编程，测试软件为MFC构架下的Windows操作界面， 操作美观、方便、并具有开放性。

1.1 工控机板卡的选择

系统的核心采用研华工控主机外扩研华数据采集卡PCI-1710、I/O接口卡PCI-1751，實现对外部设备的数据采集和控制。两板卡功能如下。

PCI-1710是用于PCI总线的多功能DAS卡设备。其包含16路单端或者8路双端模拟量输输入端口，12-bit A/D转换、16路数字量输出和16路数字量输入和计数器/定时器等。该设备采用A/D模拟通道0和通道1作为正向电压和反向漏电流的模拟量测量入口。矩阵开关由16路数字量输出口控制。A/D采用单端输入，量程为0～5V电压信号。

PCI-1751是48路数字量I/O和3路计数器PCI卡，其中I/O口可由软件自己定义为输入或输出通道。该仪器采用32路作为输出通道，选用Port0和Port3作为16路点阵显示器阳极控制端、Port1和Port4作为16路阴极控制端，实现对点阵显示器的驱动控制。

1.2功能显示驱动板的设计

显示驱动板共有16个阳极和16个阴极输入输出控制端，控制256个LED灯，软件采用扫描方式，按规则一一点亮。共16组。其中A1和B1接PCI-1751输出端口、OA1和OA2接点阵显示器引脚的阳极和阴极。

1.3 参数测试板电路

测试系统可测量的静态参数有2项，分别为Vf、Ir，关键是有256个发光二极管在规定时间内依次测量，并要求保证测试的一致性。每项参数测试时都需加不同的条件，

采用由高可靠继电器组成的开关阵列来控制。根据测试要求，恒流源有16mA，条件电压源有-5V。被测参数需测量的电压值，量程为V；需测量的电流值，量程uA级。

测试一项参数的过程如下：

由程序控制I/O接口，使相应的继电器线包通电，开关闭合，测试条件（电压或电流）与被测器件构成馈路，被测参数由信号处理电路变为直流电压量，经过仪表放大器处理后，由对应的A/D数据采集通道，进入A/D 实现模拟量到数字量的转换，转换后数值有计算机进行读取并存储。

例如测量一个LED正向电压时，A1、A3、A4继电器吸合，A5开关接在地上正向电压值有A/D通道0读入，当测量一个LED反向电流时，A2、A3、A4闭合，A5开关打在运放LM358的输入端，反向电流通过运放转为电压信号，有A/D通道1被工控机读取。一共256个LED，在矩阵开关的控制下依次测量后，汇总数据。

2 软件设计

工控机的软件要求简洁，方便，能直接控制硬件。C++语言具有移植性好、代码高效、功能强大、硬件控制能力强等特点。因此测试仪采用C++语言来编写测试程序。

该系统软件是采用Visual C++作为开发工具，在Windows7操作系统下的MFC构架程序。测试程序针对不同功能分为两套，一个是点阵显示程序，一个是参数测试程序。程序采用模块化。点阵显示程序界面模拟显示器显示的内容，可以实现对显示功能的监控，参数测试程序，实现参数的存储、显示数值，并可以根据需求方的要求，形成曲线或图表，便于数据处理。

3结论

该测试仪属于工控机测控系统，具有实时功能。硬件上采用工控机结合数据采集卡和I/O接口卡，实现自动测试的方法，使系统软硬件维护方便，并具有冗余量，可扩展。整个测试仪采用多种技术，是智能化的新型多功能仪表。该仪器自研制成功到使用至今，在微型点阵显示器件生产中一直高可靠，高效率的运行。

作者简介：

栾伟峰 女 出生于1973年11月 副教授/高级工程师

1994年～2003年 在苏州半导体总厂有限公司工作 从事自动控制设备的改造和设计。

2003～今 在苏州工业园区职业技术学院 电气自动化技术专业主任 研究方向为自动化控制技术