基于51單片機的開關機測試小板設計

文/胡上

1 引言

在電子產品樣機試制完成后，需要對一定數量的樣品做一定周期的開關機測試，目的是為了測試產品開關機過程中是否會出現死機、器件損壞等功能故障，以驗證設計的合理性，是產品研發測試中一個重要測試項目。由于產品的多樣性，每種產品開關機時的上電掉電時間特性不一，如果用人力操控，勢必造成資源浪費，且出錯率高。

綜上所述，該設計可實現如下功能：針對具體產品，通過各功能按鍵，完成所適用的開機時間、關機時間、開關機要求測試次數的參數設置，系統啟動后，系統根據設置的參數控制繼電器的通斷，實現對測試產品電源的控制，并通過數碼管和LED燈實時顯示當前已完成的開關機次數和目前所處的狀態及剩余時間，開關機過程中還可通過暫停啟動功能按鍵對測試進行中斷，以方便臨時處理測試中發現的問題。

2 系統整體設計概述

本系統采用的核心控制單元為AT89C52單片機，功能按鍵有七個，分別為設置、確認、清除、功能加、功能減、方向左、方向右，實現開機時間、關機時間、測試次數等參數的選擇和設置，以及測試的啟動和暫停。指示燈兩個，用于指示當前系統所處狀態。4位一體數碼管兩個，用來分別顯示開機時間和關機時間倒計時以及開關機測試完成次數。系統總體設計框圖如圖1所示。

圖1：總體系統設計框圖

圖2：按鍵控制模塊

圖3

3 系統硬件設計

3.1 按鍵控制模塊

根據設計規劃，功能按鍵有七個，均為輕觸按鍵，為了簡化設計，每個按鍵占用一個ΙΟ口，當按鍵按下時，會給相應的ΙΟ口輸入一個低電平信號。其中，SET為進入設置模式的選擇按鍵，CLEAR為清零當前設置值功能鍵，ΟK為確認鍵，UP/DΟWN為加減功能鍵，用來實現參數數值的加減，LEFT/RΙGHT為設置位置切換功能鍵，用來實現切換當前所設置的參數的位置。電路如圖2所示。

3.2 顯示模塊

圖4：LED顯示電路

圖5：繼電器控制電路

圖6：系統軟件設計流程圖

顯示模塊分為兩類，第一類是兩個LED燈顯示，紅燈用來指示當前為關機斷電狀態，綠燈用來指示當前為開機通電狀態；第二類為數碼管顯示，由于數碼管的公共引腳CΟM1～CΟM4都分配了單獨的ΙΟ口，為了節省單片機管腳資源，此處用74HC595芯片做ΙΟ口擴展，擴展出的八個ΙΟ口用來連接數碼管的A～DP八個引腳。數碼管U2左邊兩位顯示關機狀態時間倒計時，右邊兩位顯示開機狀態時間倒計時，數碼管U7顯示當前已完成的開關機測試次數。電路圖如圖3和圖4所示。

3.3 繼電器模塊

繼電器模塊是通過單片機兩個獨立ΙΟ口分別控制兩個三極管的通斷，來實現繼電器對電源的通斷控制。當ΙΟ口輸出低電平時，三極管導通，從而使繼電器中線圈通電，觸電接觸，所接的220V電壓導通，所測電子產品通電；相反，當ΙΟ口輸出高電平時，三極管截止，繼電器中線圈電流消失，觸電斷開，所接的220V電壓斷開，所測電子產品斷電。電路圖如圖5所示。

4 系統軟件設計

該系統軟件用C語言設計，其流程圖如圖6所示。

圖7：實物運行時的照片

5 系統測試

將編譯好的軟件下載到單片機后，對系統上電進行測試。實測中，通過各功能按鍵可以方便設置開機狀態維持時間和關機狀態維持時間，開啟開關機測試后，倒計時準確，數碼管顯示和LED燈顯示狀態均正常，繼電器工作切換正常。圖7為實物運行時的照片。

6 結語

論文設計的是一種基于單片機的開關機測試小板，通過實測，本設計可以滿足對不同電子產品開關機測試中時間的設定和開關機測試次數的統計，方便研發人員對新產品樣機做開關機測試。本設計在可靠性及裝配安全性上還有一定提升空間，如增加保護外殼、增加電源插座等，在后續設計中可做優化更改。