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基于SST89E58RD2的智能测试系统设计
本文包含原理图、PCB、源代码、封装库、中英文PDF等资源
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　　随着电子、电器类产品在社会生活中的普及，国内众多中小企业也纷纷开始自行研制，生产此类产品以满足市场的需求，但由于中小企业人力、物力的局限，往往将主要经历放在了产品的生产上，而对于产品的出厂检测却不够完善，造成产品返修率较高的局面，从实际情况来看，造成产生返修的故障中很大一部分是能够在出厂检测时被发现的，但是由于目前国内的中小企业大部分依靠人工借助部分仪器，仪表来检测，使得检测效率低、测试面不广,存在错检，误检等情况。
&&　　1 引言
&&　　智能测试系统的引入可以很好地解决此类矛盾，帮助企业提高产品检测的效率，下面将以一款麻将机主机板的智能测试系统为例，全国阐述设计原理。
&&　　2 sst89e58rd2特性介绍
&&　　sst87e58rd2是一款80微控制器，包含32kb+8kb flash和256+768b的数据ram。sst89e58rd2的典型特性是他的×2方式选项，利用该特性，设计者可使应用程序以传统的80c51时钟频率（每个机器周期包含12个时钟）或×2方式（每个机器周期包含6个时钟）的时钟频率运行。
&&　　flash程序存储器支持传统的并行编程，也支持串行在系统编程（isp）。isp允许在软件控制下对成品中的器件进行重复编程，sst89e58rd2也可采用在应用中编程（iap），允许随时对两片flash程序存储器重新配置，即使应用程序正在运行时也不例外。
&&sst89e58cd2特性如下：
&&80c51核心处理单元；
&&5v的工作电压，操作频率为0-40mhz；
&&64kb的片内flash程序存储器，具有isp（在系统编程）和iap（在应用中编程）功能；
&&通过软件或isp选择支持12时钟（默认）或6时钟模式；
&&spi（串行外围接口）和增强型uart；
&&pca（可编程计数器阵列），具有pwm和捕获/比较功能；
&&4个8位i/o口（p0-p3），1个4位i/o口（p4）；
&&3个16位定时器/计数器；
&&可编程看门狗定时器（wdt）；
&&10个中断源，4个中断优先级；
&&2个dptr寄存器；
&&低emi方式（ale禁能）；
&&兼容ttl和cmos逻辑电平；
&&掉电检测；
&&低功耗模式（掉电模式，外部中断唤醒，空闲模式）。
&&　　3 智能测试系统原理
&&　　本智能测试系统以sst89e58rd2为核心，其原理框图如图1所示，包括：
&&spi口线 主要用于向被测主板进行程序下载和通讯；
&&i2c总线 向被测主板中的外部e2prom读取数据；
&&rs232电路 用于与上位计算机的通信；
&&外部flash 主要存放被测主板的程序目标代码，选用at29c010a；
&&指示灯电路，每个故障点用一个指示灯指示，总数有32个，用4片74hc595做输出驱动电路；
&&2个步进按钮 用于测试过程中的步进控制，其控制线直接连到sst89e58rd2的p1.1，p1.2口线上；
&&led显示 用于测试步进的显示，用1片74hc595控制；
&&di输入电路 选用74hc165逻辑芯片，并入串出；
&&do输出电路 选用74hc595逻辑芯片，串入并出；
&&由于外围接口芯片较多，故采用gal16v8d作为控制译码电路。
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& &　　4 智能测试系统功能
&&　　本文中的智能测试系统的测试对象是自动麻将机的主机板，以下对该系统的设计进行阐述。
&&　　自动麻将机的主要测试项包括：
&&主板供电：内部3个分块电源；12个9v交流do信号，16个di信号；4个电源信号；1个主电源和3个分支电源，1个蜂鸣器，1个带i2c的e2prom；1个spi口用于与智能测试系统通信和程序下载。
&&麻将机主机板选用at89s52，该单片机具有通过spi口系统编程（isp）功能。
&&针对麻将机主机板的这些硬件功能，智能测试系统具有以下几个功能接口；
&&24个do输出 用于检测被测主板的di信号；
&&16个交流/直流di输入 用于检测被测主板的do信号；
&&一个spi总线接口 用于被测主板的程序下载和通讯；
&&一个i2c接口 用于读写被测主板的i2c的e2prom。
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& &　　测试步骤如下：
&&　　（1）被测主板的电源测试
&&　　该电源的标称值为5v，判定条件为是否在4.75-5.25v之间，可通过由一个n555搭建的shmilt比较器进行判断，通过指示灯显示结果是否正常。如果电源检测不能通过，后续的检测步骤不再进行，并由蜂鸣器提示。
&&　　（2）被测主板的 spi连接测试和测试程序下载
&&　　通过spi口串行下载命令读取被测主板cpu的特征码，通过识别判断为at89s52芯片（麻将机主机板选用的单片机型号），即认为被测主板已连接上。因对于sst89e58单片机而言，他的spi口是一个完全的spi口，但at89e52单片机的spi口是用于flash的isp功能，当特征码读对后，表明spi口连线正常，此时测试系统将向被测主板下载测试程序，该测试程序的代码放在sst89e58rd2的flash地址为0xff的空间内，下载完成后将使被板测主可以配合智能测试系统进行检测。
&&　　(3)被测主板的di功能测试
&&　　将被测主板的16点di分成两组，8点一组，与测试系统的do口线相连，通过测试系统输出do信号经被测主板采样后，再通过spi口通讯读回采样数据，比较输出信号与采样信号的异同、判断是否有通道异常，若存在异常则通过故障指示灯显示。
&&　　(4)被测主板的do功能测试
&&　　将被测主板的12个do分成2组，8点一组和4点一组，与测试系统的di口连接，通过spi口通讯命令，让被测主板进行特定状态输出，测试系统通过di采样，比较采样数据和输出特征数据的异同、判断是否有通道异常，若存在异常则通过故障指示灯显示。
&&　　(5)被测主板的断电数据保存测试
&&　　因被测主板另有一个非常重要的断电数据保存功能，该功能可使被测主板内部的电源检测电路一旦检测到失去电源后，cpu会在有限的时间内将一些特征数据存放到外部e2prom(at24c64)中。针对此功能，测试系统将通过i2c总线直接读取e2prom内部的数据判断断电数据保存是否有效，通过指示灯指示。
&&　　(6)查看故障指示灯，完成测试
&&　　以上5个步骤完成后如果没头有指示灯显示故障，则可按下下载按键，将麻将机主机板的程序下载到at89s52中，完成整个测试。如果发现还有故障，则按后退键再次进行测试，以便确认故障。
&&　　5 智能测试系统关键的程序代码
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&&　　 测试步进处理程序:&&
&&　　6 结 语
&&　　本设计实现的智能测试系统已应用于某自动麻将机的生产厂家，并取得了良好的应用效果。以往该厂产品的出厂检测均采用人工检测模式，完成检测需要花费20 min，且检测的范围局限于最主要的几项指标；引入本智能检测系统后，只需2min即可完成对产品的检测，且检测的范围覆盖了绝大部分功能，遇到检测不能通过的产品还可以根据智能检测系统的提示快速、准确地找到故障源，大大提高了生产效率。
&&　　该智能测试系统还可以进行更深入的开发：
&&　　(1)目前很多电子产品出厂前需要进行带电老化测试，但仅仅是带电空载，如果将智能测试系统引入老化测试，模拟产品的工作负载，使产品在老化测试的过程中满负荷工作，则能通过该老化测试的产品将在实际应用中体现出更稳定、可靠的性能。
&&　　(2)电子产品出厂前都需要标注序列号，以及产品的版本号，如何将产品的实体与序列号、版本号有效地控制起来，一直是众多厂家的棘手问题，如果将智能测试系统引入出厂产品的序列号、版本号管理也将是非常有效的，利用智能测试系统的上位机扩展功能，通过rs232与计算机相连，智能测试系统在向测试产品下载程序之前已经获取了该产品的版本号，再根据当天日期和出厂顺序等一系列属性计算出出厂序列号，当该产品检测通过后，智能测试系统将序列号和版本号上送给上位计算机，计算机中的专用软件将序列号和版本号存入数据库，并将序列号标注在产品上。
&&　　目前，本设计实现的智能测试系统正在进行二期开发，拟将智能测试系统引入老化测试和出厂序列号管理，开发成功后，将可大大完善系统的性能、提高系统的适用范围。
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基于单片机的热红外感应报警系统毕业设计论文.doc41页
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2012届毕业设计 论文
基于单片机的热红外感应报警系统
电子与信息工程学院
电子信息工程
指 导 教 师:
起 讫 日 期:
2012年06月
基于社会安全保障的需要，电子报警这门综合技术的正在不断的发展。与此同时，红外技术已成为先进科学技术的重要组成部分，由于红外线是不可见光，因此用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干扰能力强。防盗报警系统利用单片机控制技术，自动探测发生在布防区内的侵入行为，产生报警信号，一旦发生突发事件，就会向人们发出报警提示，从而让人即使采取应对措施。本系统是基于单片机的报警系统，使用热释电红外传感器来感应人体红外信号。并且系统还有声光报警模块、系统状态显示模块和按键模块。它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。
关键词：单片机；红外传感器数据采集报警电路
Microcontroller-based thermal infrared sensor alarm system
Continued development of this comprehensive technology based on the needs of social security, electronic alarms are. At the same time, infrared technology has become an important part of the advanced science and technology, infrared is not visible, so use it for infrared detection monitoring with good covert, day and night can be used, and its anti-interference ability. SCM control technology of anti-theft alarm system, automatic detection of invasive behavior in the deployme
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基于 SST 89 系列单片机的智能测速仪表设计
　　摘 要:可编程计数器阵列(PCA) 是某些新型单片机( 如
系列) 所具有的增强功能。介绍了
系列单片机可编程计数器阵列所开发的一种用于纺织机械的智能表。该仪表可同时测量 5 路脉冲信号的频率, 然后折算出相应的设备工艺参数, 并将其显示在液晶屏上。与常规方法相比, 这种方法的测量范围更大, 也降低了软件的复杂度。
　　1 智能测速仪表概述
　　大多数速度测量问题都可以转化为频率测量问题。频率测量的基本方法有计数法和测周期法。前者适用于高频信号, 后者适用于低频信号。一般单片机所具有的定时器 /计数器模块都可以用于测量频率, 但是又都存在一定的缺陷。计数法测量频率的精度取决于采样时间和信号本身的频率; 而测周期法的精度则取主要决于单片机内部的时钟信号频率。如果所测量的信号频率在很大范围内变化, 无论是采用计数法还是测周期法, 都不能保持一致的测量精度。除非采用特殊的方法根据所测量的信号频率调整测量方法并进行补偿。另外一般单片机的定时器 /计数器数量有限, 例如 MCS- 51 系列单片机最多只有 3 个, 无法满足多个通道的要求。
　　本文针对纺织设备中测速仪表设计, 采用了新型的
系列单片机。该单片机内的 PCA (Programmable CounterArray)模块, 可以对 5 路脉冲信号进行计数或捕获处理。利用该模块所提供的各种功能, 可以很容易地实现多路脉冲信号的检测与处理。主要用于现场监测纺织设备的运行状态, 并将检测结果换算为工艺参数进行显示。同时可以对某些设备状态进行监控, 当设备出现故障或达到设定值时及时发出报警或控制信号。仪表需要对 5 路脉冲信号进行检测, 并换算为设备的运行参数( 锭子速度、输出速度、捻度、牵伸系数、辅助锭子速度、产量计数) , 在液晶屏上显示出来。该智能测速仪表具有计长、定长功能, 当产量达到设定值时, 能够通过输出控制信号。
　　在设备的相关部位安装了光电或霍尔传感器以检测有关的速度。由于各路速度信号与工艺参数的换算需要一个比例系数, 因此必须通过键盘输入和修改。另外这些系数以及产量数值等掉电后需要永久存储, 开机后再自动调出, 也需要有相应的存储器支持。
系列单片机及其主要特点
　　 公司在开发 FLASH 存储器方面具有很大优势, 它将特有的超级 FLASH 技术和小扇区结构与 80C51 内核相结合, 推出了与 MCS- 51 单片机兼容的
系列单片机。此种单片机除了增强型 MCS- 51 单片机的全部功能外, 还增加了一些新的功能。其中最主要的就是 IAP(In Application Programming)功能和 PCA 模块。
　　IAP 提供了能够直接在产品的电路板上对芯片进行编程的手段, 从而能够在不取下芯片的情况下实现产品的软件更新。
系列单片机具有 2 块独立的片内小扇区 FLASH 存储器, 分别为 BLOCK0 和 BLOCK1。位于 BLOCK0 中的程序可以对 BLOCK1 进行编程; 反过来, 也可以用 BLOCK1 中的程序对BLOCK0 进行编程。
　　利用这一特点, 配合
公司提供的 IAP 软件
EasyI-AP, 通过串口可以很容易地实现对用户应用程序的在线更新,不再需要专用的编程器。另外,
EasyIAP 软件中还包含了一种监控代码, 它配合 Keil Software 公司 &Vision2 软件, 可以直接进行单片机的仿真开发, 而不需要额外购买专用硬件仿真器, 从而节省了用户的开发成本。
　　PCA 是
系列单片机新增加的功能。它包括 1 个PCA 专用的 16 位计数器, 5 个可编程的比较 /捕捉比较模块, 每个比较 /捕捉模块都有各自对应的特殊功能寄存器, 且可以运行于 4 种工作方式: 边沿触发捕捉、软件定时器、高速输出、8 位脉冲宽度调制器。最后一个模块还多一种工作方式, 即监视定时器WDT 方式。
　　PCA 配有专用的中断, 5 个捕捉 /比较模块和 PCA 计数器溢出共用一个中断入口。因此在 PCA 的中断服务程序中必须对中断源进行进一步的查询。图 1 所示为 PCA 的结构原理框图。
　　3 系统设计
　　智能测速仪表由电源电路、MCU 及外围电路、LCD、键盘、输出继电器、EEPROM 以及相应的接口电路所组成。如图 2 所示。来自传感器的 5 路脉冲信号经过隔离光耦后连接至 PCA模块的 5 个输入引脚 CEX0- CEX4。LCD 液晶屏能够显示 2 行信息, 可以通过按键进行显示内容的切换。EEPROM 采用串行接口的 93C46, 可以存储 128 字节的数据。
　　根据设计指标, 传感器输出的脉冲频率一般低于 1000Hz,因此适宜使用 PCA 模块的捕捉功能进行频率测量。在输入脉冲的下降沿, PCA 自动将计数器的计数值存入相应通道的特殊功能寄存器。根据相邻两次捕捉的计数值, 即可计算出脉冲信号的周期和频率。设两次捕捉的计数值分别为 CT1 和 CT2, PCA 计数器的时钟频率为 FCLK, 则所测量的脉冲信号频率为 F=FCLK/(CT2- CT1)。当信号的频率非常低, 以至于 PCA 计数器发生溢出时, 只要记录下溢出的次数 N, 则上 述 公 式 成 为 F =FCLK/[N &65536+(CT2- CT1)]。
　　系统软件采用 C 语言编程, 分为两大模块: 主程序模块和 PCA 中断模块。主程序模块的功能是进行系统初始化、运行参数计算与显示, 以及按键的处理。如图 3 所示。
　　PCA 中断模块的功能则是在发生捕捉后, 及时对捕捉的计数值进行处理。分别计算出相应通道信号的频率。以下 PCA 通道 0 中断服务程序的基本处理过程:
　　可以推断出信号频率越低, Tx越大, 捕捉寄存器的差值就越大, 误差越小。但是当晶振频率为 12MHz, PCA 捕捉功能可以处理周期小于 65535&s 的信号, 因此在信号频率为 16Hz 以下时,将发生计数器溢出。经过分析, 可以采用多次测量取平均值或者提高晶振频率和晶振频率准确度的方法提高精度。
　　4 结束语
　　该测速仪的电路、程序稍加变化即可改造为其他的智能测控仪表, 为其它的功能扩展、更新提供参考与借鉴。
　　参考文献
　　[1]FlashFlex51 MCU
E564RD Datasheet,Silicon StorageTechnology Inc.,2003
　　[2] 徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计[M].北京: 北京航空航天大学出版社, 2004
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