基于51单片机的开关机测试小板设计

文/胡上

1 引言

在电子产品样机试制完成后，需要对一定数量的样品做一定周期的开关机测试，目的是为了测试产品开关机过程中是否会出现死机、器件损坏等功能故障，以验证设计的合理性，是产品研发测试中一个重要测试项目。由于产品的多样性，每种产品开关机时的上电掉电时间特性不一，如果用人力操控，势必造成资源浪费，且出错率高。

综上所述，该设计可实现如下功能：针对具体产品，通过各功能按键，完成所适用的开机时间、关机时间、开关机要求测试次数的参数设置，系统启动后，系统根据设置的参数控制继电器的通断，实现对测试产品电源的控制，并通过数码管和LED灯实时显示当前已完成的开关机次数和目前所处的状态及剩余时间，开关机过程中还可通过暂停启动功能按键对测试进行中断，以方便临时处理测试中发现的问题。

2 系统整体设计概述

本系统采用的核心控制单元为AT89C52单片机，功能按键有七个，分别为设置、确认、清除、功能加、功能减、方向左、方向右，实现开机时间、关机时间、测试次数等参数的选择和设置，以及测试的启动和暂停。指示灯两个，用于指示当前系统所处状态。4位一体数码管两个，用来分别显示开机时间和关机时间倒计时以及开关机测试完成次数。系统总体设计框图如图1所示。

图1：总体系统设计框图

图2：按键控制模块

图3

3 系统硬件设计

3.1 按键控制模块

根据设计规划，功能按键有七个，均为轻触按键，为了简化设计，每个按键占用一个ΙΟ口，当按键按下时，会给相应的ΙΟ口输入一个低电平信号。其中，SET为进入设置模式的选择按键，CLEAR为清零当前设置值功能键，ΟK为确认键，UP/DΟWN为加减功能键，用来实现参数数值的加减，LEFT/RΙGHT为设置位置切换功能键，用来实现切换当前所设置的参数的位置。电路如图2所示。

3.2 显示模块

图4：LED显示电路

图5：继电器控制电路

图6：系统软件设计流程图

显示模块分为两类，第一类是两个LED灯显示，红灯用来指示当前为关机断电状态，绿灯用来指示当前为开机通电状态；第二类为数码管显示，由于数码管的公共引脚CΟM1～CΟM4都分配了单独的ΙΟ口，为了节省单片机管脚资源，此处用74HC595芯片做ΙΟ口扩展，扩展出的八个ΙΟ口用来连接数码管的A～DP八个引脚。数码管U2左边两位显示关机状态时间倒计时，右边两位显示开机状态时间倒计时，数码管U7显示当前已完成的开关机测试次数。电路图如图3和图4所示。

3.3 继电器模块

继电器模块是通过单片机两个独立ΙΟ口分别控制两个三极管的通断，来实现继电器对电源的通断控制。当ΙΟ口输出低电平时，三极管导通，从而使继电器中线圈通电，触电接触，所接的220V电压导通，所测电子产品通电；相反，当ΙΟ口输出高电平时，三极管截止，继电器中线圈电流消失，触电断开，所接的220V电压断开，所测电子产品断电。电路图如图5所示。

4 系统软件设计

该系统软件用C语言设计，其流程图如图6所示。

图7：实物运行时的照片

5 系统测试

将编译好的软件下载到单片机后，对系统上电进行测试。实测中，通过各功能按键可以方便设置开机状态维持时间和关机状态维持时间，开启开关机测试后，倒计时准确，数码管显示和LED灯显示状态均正常，继电器工作切换正常。图7为实物运行时的照片。

6 结语

论文设计的是一种基于单片机的开关机测试小板，通过实测，本设计可以满足对不同电子产品开关机测试中时间的设定和开关机测试次数的统计，方便研发人员对新产品样机做开关机测试。本设计在可靠性及装配安全性上还有一定提升空间，如增加保护外壳、增加电源插座等，在后续设计中可做优化更改。