CN103955151A - 样品试验专用的通断电系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种样品试验专用的通断电系统及其实现方法，该通断电系统由MCU、USB程序下载模块、4×4矩阵键盘模块、LED灯模块、数码管显示模块、继电器信号输出模块相连组成，通过继电器信号输出模块连接样品的供电电源端口，根据样品的试验要求编写试验程序等并由MCU进行程控通断执行试验。应用本发明的方案，在对应不同产品进行电应力测试时，只需改动程序入口处各段通电时间，为编程者提供了极大的便利性；本系统可实现秒级和毫秒级的反复通断电控制，进行寿命验证方法和加速寿命验证方法等，具有成本低廉、使用方便、直观性和可操作性都很强等特点。

Description

样品试验专用的通断电系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种产品测试系统，尤其涉及一种需对产品进行时间长短、间隔可控的通断电测试系统及其实现方法。

背景技术

随着电子产品的发展，电子产品的可靠性要求越来越高。电子产品本身的通断电循环数往往作为验证电子产品、电子部件的电应力耐久性的重要考察指标。

在进行可靠性试验、温湿度振动综合应力试验时，往往需要对被试验的样品施加具有一定时序的通断电，这种通断电时序往往较为复杂。通过时间继电器搭电路并不现实而且可靠性不高，在试验中断时很难找到相应的时序进行继续循环试验，往往需要重新开始试验，这样势必会增加产品试验应力，不符合试验要求。又如电源产品，往往通过反复多次的通断电，对电源产品进行耐疲劳验证，用手工操作不现实；若逻辑复杂搭硬件电路也不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种样品试验专用的通断电系统及其实现方法，解决电子产品可靠性试验、温湿度振动综合应力试验时一定时序通断电控制的问题。

本发明实现上述一个目的样品试验专用的通断电系统的技术方案是：所述通断电系统由MCU、USB程序下载模块、4*4矩阵键盘模块、LED灯模块、数码管显示模块、继电器信号输出模块组成，其中所述USB程序下载模块通讯接入MCU并写入程序，所述4*4矩阵键盘模块通讯接入MCU作通断电系统的外部控制输入，所述LED灯模块和数码管显示模块连接MCU分别显示通断电试验过程的不同状态和各状态的剩余时间，所述继电器信号输出模块分别连接MCU和样品的供电电源端口。

进一步地，所述MCU为百兆赫兹级的STC51单片机。

进一步地，所述通断电系统为4段～16段可扩展的电应力逻辑系统，4*4矩阵键盘模块的每个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。

更进一步地，所述通断电系统为4段电应力逻辑系统，4*4矩阵键盘模块每行的首个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。

本发明上述另一个目的样品试验专用的通断电系统的实现方法，基于上述通断电系统，其特征在于包括步骤：Ⅰ、连接继电器信号输出模块和样品的供电电源端口，并根据样品的试验要求设定电应力逻辑的段数；Ⅱ、根据样品的试验要求分段编写面向继电器信号输出模块的试验程序及扫描矩阵键盘和数码管动态显示的程序，并通过USB程序下载模块写入MCU；Ⅲ、运行MCU，根据符合样品试验要求的电应力逻辑进行外部控制输入，启动相应段的样品试验，数码管显示模块倒计时显示当前段的剩余时间且LED灯模块亮灭呈现样品通断电状态；Ⅳ、MCU运行扫描键盘矩阵的程序遍历各外部控制输入，分别执行相应段的试验程序至完成样品试验。

进一步地，所述通断电系统为4段～16段可扩展的电应力逻辑系统，定义4*4矩阵键盘模块的每个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。

更进一步地，所述通断电系统为4段电应力逻辑系统，4*4矩阵键盘模块每行的首个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。

进一步地，步骤Ⅱ中试验程序中加入有时间动态补偿算法程序。

进一步地，步骤Ⅳ任意段试验程序运行过程中，MCU运行扫描键盘矩阵的程序并忽略外部控制输入。

本发明的有益效果是：在对应不同产品进行电应力测试时，只需改动程序入口处各段通电时间，为编程者提供了极大的便利性；本系统可实现秒级和毫秒级的通断控制，且具有成本低廉、使用方便、直观性和可操作性都很强的特点。

附图说明

图1是本发明通断电系统的MCU及USB程序下载模块的连接结构示意图。

图2是本发明通断电系统的4*4矩阵键盘模块的结构示意图。

图3是本发明通断电系统的LED灯模块的结构示意图。

图4是本发明通断电系统的数码管显示模块的结构示意图。

图5是本发明通断电系统的继电器信号输出模块的结构示意图。

图6是本发明通断电系统一较佳实施例的试验程序流程图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

本发明针对当前对电子产品可靠性测试的迫切需求，通过实践、创新研制并提供了一种样品试验专用的通断电系统及其实现方法，解决电子产品可靠性试验、温湿度振动综合应力试验时一定时序通断电控制的问题。

概括来看，该系统通过外部键盘选择相应温度段的电应力时序，所有的时序信号通过继电器模块输出给外部样品做通断信号源。如对应4个温度段电应力时序和4个按键：按1号按键施加降温段电应力时序；2号按键施加低温贮存段电应力时序；3号按键施加升温段电应力时序；4号按键施加高温贮存段电应力时序等。进入程序后通过数码管倒计时显示此电应力时序段通电或断电的剩余时间（通过时、分、秒显示），使得试验时更直观，完全可以知道还有多长时间样品通电，还有多长时间样品断电并且上电时会有LED灯亮起，断电时LED灯熄灭，非常直观，便于试验监控。

从硬件结构来看，该通断电系统由MCU、USB程序下载模块、4*4矩阵键盘模块、LED灯模块、数码管显示模块、继电器信号输出模块组成，其中USB程序下载模块通讯接入MCU并写入程序，4*4矩阵键盘模块通讯接入MCU作通断电系统的外部控制输入，LED灯模块和数码管显示模块连接MCU分别显示通断电试验过程的不同状态和各状态的剩余时间，继电器信号输出模块分别连接MCU和样品的供电电源端口（常开端、常闭端）。上述各模块的芯片及其看门狗电路的连接对于具备本领域技术背景的技术人员是很容易准确实现的，具体接脚请参见图1至图5所示。

上述MCU为百兆赫兹级的STC51单片机。为实现毫秒级的on-off机，则可选用最高频率达320MHz的高性能单片机。此时可以去除掉数码管显示模块，按上述方式编写程序即可（对于毫秒级的通断数显往往没有意义）。

从一般试验应用而言，该通断电系统为4段电应力逻辑系统，4*4矩阵键盘模块每行的首个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。而基于该硬件集成，该通断电系统可定义扩展达最高16段电应力逻辑系统，4*4矩阵键盘模块的每个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。

基于上述通断电系统的对样品所进行的试验，包括步骤：Ⅰ、连接继电器信号输出模块和样品的供电电源端口，并根据样品的试验要求设定电应力逻辑的段数；Ⅱ、根据样品的试验要求分段编写面向继电器信号输出模块的试验程序及扫描矩阵键盘和数码管动态显示的程序，并通过USB程序下载模块写入MCU；Ⅲ、运行MCU，根据符合样品试验要求的电应力逻辑进行外部控制输入，启动相应段的样品试验，数码管显示模块倒计时显示当前段的剩余时间且LED灯模块亮灭呈现样品通断电状态；Ⅳ、MCU运行扫描键盘矩阵的程序遍历各外部控制输入，分别执行相应段的试验程序至完成样品试验。

深入细化的方案，该通断电系统为4段～16段可扩展的电应力逻辑系统，定义4*4矩阵键盘模块的每个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。

此外，步骤Ⅱ利用单片机内部定时器进行时间控制时，需加入时间动态补偿算法程序，这样的计时时间会非常精确。对于时间动态补偿算法程序有C语言及汇编写法。

以下通过一个典型的温湿度环境试验电应力通断逻辑，描述一份程序编写框图。结合图6所示旨在讲清楚如何在程序中合理的安排矩阵键盘、数码管显示、时间段精确控制输出电应力的方法。对于有知识背景的人而言，程序流程框图清楚提供了如何编制程序的指导启示。

典型案例：某样品进行湿热循环试验，高温段驻留3小时（此间给样品加电10分钟断电20分钟，依照此种频率循环6次），高温降至低温用25分钟（此间样品断电），低温驻留3小时（此间给样品加电20分钟断电10分钟，为1个试验循环。此次试验共进行200依照此种频率循环6次），低温升至高温用25分钟（此间样品通电），上述循环。

分析：将此案例分为4段电应力逻辑——第1段为高温段即样品加电10分钟断电20分钟，依照此种频率循环6次，第1段对应矩阵键盘第4行第1列按键记为1号按键；第2段为降温段即样品在此段中25分钟断电，第2段对应矩阵键盘第4行第2列按键记为2号按键；第3段为低温段即样品加电20分钟断电10分钟，依照此种频率循环6次，第3段对应矩阵键盘第4行第3列按键记为3号按键；第4段为升温段即样品在此段中25分钟上电，第4段对应矩阵键盘第4行第4列按键记为4号按键。在按下这4个按键中的其中1个时将进入相应段电应力逻辑——如按下1号键，程序将执行1→2→3→4→1循环200次。从其它段开始执行可依此类推。在进入相应段后，数码管将进行通断电倒计时显示（以1秒为单位），在数码管最后1位将显示现在执行的段（1或2或3或4），通电段则LED灯点亮，断电段则LED灯熄灭。8位数码管显示方式：左起第1、2位显示小时；第3、4位显示分钟数；第5、6位显示秒；第7位不显示；第8位显示当前执行段。

上述通断电系统为4段电应力逻辑系统，还需定义4*4矩阵键盘模块每行的首个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。而且，在任意段试验程序运行过程中，MCU运行扫描键盘矩阵的程序并忽略外部控制输入。

本发明的有益效果是：在对应不同产品进行电应力测试时，只需改动程序入口处各段通电时间，为编程者提供了极大的便利性；本系统可实现秒级和毫秒级的通断控制，且具有成本低廉、使用方便、直观性和可操作性都很强的特点。

该通断电系统应用较为广泛，如电源的通断循环次数，往往影响一个电源的使用寿命；空气压缩机上的气压阀会随着气压的降低反复启动，此气压阀的重复启动次数往往关乎整个空气压缩机的寿命。可见，本发明提供了行之有效的寿命验证方法和加速寿命验证方法。

除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.样品试验专用的通断电系统，其特征在于：所述通断电系统由MCU、USB程序下载模块、4*4矩阵键盘模块、LED灯模块、数码管显示模块、继电器信号输出模块组成，其中所述USB程序下载模块通讯接入MCU并写入程序，所述4*4矩阵键盘模块通讯接入MCU作通断电系统的外部控制输入，所述LED灯模块和数码管显示模块连接MCU分别显示通断电试验过程的不同状态和各状态的剩余时间，所述继电器信号输出模块分别连接MCU和样品的供电电源端口。

2.根据权利要求1所述样品试验专用的通断电系统，其特征在于：所述MCU为百兆赫兹级的STC51单片机。

3.根据权利要求1所述样品试验专用的通断电系统，其特征在于：所述通断电系统为4段～16段可扩展的电应力逻辑系统，4*4矩阵键盘模块的每个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。

4.根据权利要求3所述样品试验专用的通断电系统，其特征在于：所述通断电系统为4段电应力逻辑系统，4*4矩阵键盘模块每行的首个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。

5.样品试验专用的通断电系统的实现方法，基于权利要求1的通断电系统，其特征在于包括步骤：

Ⅰ、连接继电器信号输出模块和样品的供电电源端口，并根据样品的试验要求设定电应力逻辑的段数；

Ⅱ、根据样品的试验要求分段编写面向继电器信号输出模块的试验程序及扫描矩阵键盘和数码管动态显示的程序，并通过USB程序下载模块写入MCU；

Ⅲ、运行MCU，根据符合样品试验要求的电应力逻辑进行外部控制输入，启动相应段的样品试验，数码管显示模块倒计时显示当前段的剩余时间且LED灯模块亮灭呈现样品通断电状态；

Ⅳ、MCU运行扫描键盘矩阵的程序遍历各外部控制输入，分别执行相应段的试验程序至完成样品试验。

6.根据权利要求5所述样品试验专用的通断电系统的实现方法，其特征在于：所述通断电系统为4段～16段可扩展的电应力逻辑系统，定义4*4矩阵键盘模块的每个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。

7.根据权利要求6所述样品试验专用的通断电系统的实现方法，其特征在于：所述通断电系统为4段电应力逻辑系统，4*4矩阵键盘模块每行的首个按键为对应段电应力逻辑时序的外部控制输入。

8.根据权利要求5所述样品试验专用的通断电系统的实现方法，其特征在于：步骤Ⅱ中试验程序中加入有时间动态补偿算法程序。

9.根据权利要求5所述样品试验专用的通断电系统的实现方法，其特征在于：步骤Ⅳ任意段试验程序运行过程中，MCU运行扫描键盘矩阵的程序并忽略外部控制输入。