CN202649402U - 自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其包括恒温温箱、频率测试设备、控制装置以及外部控制设备，所述控制装置设置有一级控制电路，所述恒温温箱内设置有用于控制所述恒温温箱内部环境的恒温温箱控制表头及若干设置有待测晶振节点的测试板，每个所述测试板上还设置有二级控制电路，所述二级控制电路与所述一级控制电路相连，所述一级控制电路与所述外部控制设备相连。本实用新型的测试系统可以对批量晶体振荡器进行温度特性方面的测试，全程自动化进行，减少了人工参与程度，大大的提高了测试效率，保证了测试的准确度。

Description

自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统

技术领域

本实用新型涉及晶体振荡器的测试技术，更具体地涉及一种自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统。

背景技术

目前的恒温温箱，有些型号有温度点程序设定，可以在某个温度点设定保温时间长度，当保温时间完成后，自动进入下一个设置温度点。对于少量的晶振样品温度特性测试，现有的测试方式一般是采用人工测试，温箱运行也人工控制，晶振的频率也是人工测试，效率低下，也容易出错。对于批量的晶振温度特性测试，由于晶振的数量是变化的，由于测试所需要的时间长度不固定，因此恒温温箱的保温时间长度也不能固定，然而现有技术没有将测试情况实时反映到恒温温箱表头上，两者脱节，不能实现自动化测试，因此也同样存在效率低下，容易出错等缺陷。

鉴于此，有必要提供一种高效率、高准确度的自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统以提高测试效率和测试结果的准确度。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：提供一种自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其包括放置有批量待测晶体振荡器的恒温温箱、用于测试晶体振荡器晶振频率的频率测试设备、与所述恒温温箱和频率测试设备相连以控制所述恒温温箱和频率测试设备的控制装置以及与所述控制装置相连以控制所述控制装置的外部控制设备，所述控制装置设置有一级控制电路，所述恒温温箱内设置有用于控制所述恒温温箱内部环境的恒温温箱控制表头及若干设置有待测晶振节点的测试板，每个所述测试板上还设置有二级控制电路，所述二级控制电路与所述一级控制电路相连。

其进一步技术方案为：所述一级控制电路包括一级总控单片机、信号驱动电路、TTL/485信号转换电路、第一和第二RS232/TTL电平转换装置、第一和第二八选一通道开关及若干开关K1～K8，所述开关K1～K8均受控于所述一级总控单片机，所述一级总控单片机的信号输入端通过开关K1和第一RS232/TTL电平转换装置连接至所述外部控制设备，通过开关K3和所述第一八选一通道开关连接至所述二级控制电路的输出端，通过开关K7和所述TTL/485信号转换电路连接至所述恒温温箱控制表头，通过开关K6和第二RS232/TTL电平转换装置连接至所述频率测试设备，所述一级总控单片机的信号输出端通过开关K4和所述第一RS232/TTL电平转换装置连接至所述外部控制设备，通过开关K2和所述信号驱动电路连接至所述二级控制电路的输入端，通过开关K8和所述TTL/485信号转换电路连接至所述恒温温箱控制表头，作为所述第二八选一通道开关的地址片选信号以控制下级各路频率有选择地输入至所述频率测试设备。

其进一步技术方案为：所述二级控制电路包括二级总控单片机、地址驱动电路、地址片选电路、与非门、第一和第二三八译码装置以及第三和第四八选一通道开关，所述二级总控单片机受控于来自所述一级控制电路的TTL信号，所述二级总控单片机的输出端与所述地址片选电路相连，所述地址片选电路的输出端同时与所述地址驱动电路、第一三八译码装置以及第三八选一通道开关相连，所述第一三八译码装置的输出端同时与所述第二三八译码装置和第四八选一通道开关相连，所述第二三八译码装置的输出端连接至所述与非门的一输入端，所述与非门的另一输入端与被测晶体振荡器相连，所述与非门的输出端通过所述第四八选一通道开关与所述第三八选一通道开关相连，所述地址驱动电路的输出端连接至所述第二三八译码装置和第四八选一通道开关。

其进一步技术方案为：所述一级总控单片机为带有EEPROM的单片机，该EEPROM内存储有用于指定所述一级总控单片机所管辖晶体振荡器范围的ID编码。

其进一步技术方案为：所述第一和第二RS232/TTL电平转换装置均采用MAX232CPE芯片来实现。

其进一步技术方案为：所述二级总控单片机为带有EEPROM的单片机，该EEPROM内存储有用于指定该二级总控单片机所管辖晶体振荡器范围的ID编码。

其进一步技术方案为：所述第一、第二、第三和第四八选一通道开关均采用CD74HC4051E芯片来实现。

其进一步技术方案为：所述信号驱动电路和地址驱动电路均采用74LS244芯片来实现。

其进一步技术方案为：所述第一和第二三八译码器均采用CD74HC4051E芯片来实现。

其进一步技术方案为：所述一级控制电路连接有LCD显示屏以显示测试状态。

与现有技术相比，本实用新型提供的测试系统设置有两级控制电路，所有待测试晶振均可看成一个个节点，其中，一级控制电路可根据外部控制设备(计算机)的选择节点信息转发至二级控制电路，根据上位机的读取温箱状态或设置温箱操作等信息与温箱控制表头通信而完成恒温温箱内部环境的控制(例如设置温箱温度点、读取温箱当前温度、控制温箱开/关制冷等操作)，控制频率测试设备选择性地对晶振频率进行测试并将测试信息有选择的放行至上位机。基于此，本测试系统可以对批量晶体振荡器进行温度特性方面的测试，全程自动化进行。自动控制温箱达到预定的温度点，在保温预定长的时间后，开始对各节点的晶振进行频率测试，本温度点各节点测试完毕后，控制温箱进入下一个温度点，准备进行下一轮测试。使用本系统，减少了人工参与程度，大大的提高了测试效率，保证了测试的精确度。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

图1为本实用新型自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统一实施例的系统框图。

图2为图1所示自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统中一级控制电路的电路框图。

图3为图1所示自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统中二级控制电路的电路框图。

图中各附图标记说明如下：

自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统                      10

恒温温箱                   11     控制装置                    12

外部控制设备               13     一级控制电路                14

一级总控单片机             141    信号驱动电路                142

TTL/485信号转换电路        143    第一RS232/TTLL电平转换电路  144

第二RS232/TTLL电平转换电路 145    第一八选一通道开关          146

第二八选一通道开关         147    频率测试设备                15

恒温温箱控制表头           16     测试板                      17

二级控制电路               18     二级总控单片机              181

地址片选电路               182    地址驱动电路                183

与非门                     184    第一三八译码装置            185

第二三八译码装置           186    第三八选一通道开关          187

第四八选一通道开关         188    晶振节点                    189

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

首先请参照图1，图1展示了本实用新型自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统一实施例的系统框图。如图1所示，本实施例的测试系统10包括放置有批量待测晶体振荡器(图未示)的恒温温箱11、用于测试晶体振荡器晶振频率的频率测试设备15、与所述恒温温箱11及频率测试设备15相连以控制所述恒温温箱11及频率测试设备15的控制装置12以及与所述控制装置12相连以控制所述控制装置12的外部控制设备13，所述控制装置12设置有一级控制电路14，所述恒温温箱11内设置有用于控制所述恒温温箱11内部环境的恒温温箱控制表头16及若干设置有待测晶振节点的测试板17，每个所述测试板17上还设置有二级控制电路18，所述二级控制电路18与所述一级控制电路14相连以根据外部控制设备13的指令来依次选择一个个晶振节点进行频率测试。

参照图2，在本实施例中，所述一级控制电路14包括一级总控单片机141、信号驱动电路142、TTL/485信号转换电路143、第一和第二RS232/TTL电平转换装置144和145、第一和第二八选一通道开关146和147及若干开关K1～K8，所述开关K1～K8均为模拟三态单向开关，断开时，输出端为高阻态，开关的控制端均由所述一级总控单片机141给出，所述一级总控单片机141的信号输入端通过开关K1和第一RS232/TTL电平转换装置144连接至所述外部控制设备，通过开关K3和所述第一八选一通道开关146连接至所述二级控制电路18的输出端，通过开关K7和所述TTL/485信号转换电路143连接至所述恒温温箱控制表头16，通过开关K6和第二RS232/TTL电平转换装置145连接至所述频率测试设备15，所述一级总控单片机141的信号输出端通过开关K4和所述第一RS232/TTL电平转换装置144连接至所述外部控制设备，通过开关K2和所述信号驱动电路142连接至所述二级控制电路18的输入端，通过开关K8和所述TTL/485信号转换电路143连接至所述恒温温箱控制表头16，作为所述第二八选一通道开关147的地址片选信号以控制下级各路频率有选择地输入至所述频率测试设备15。

参照图3，所述二级控制电路18包括二级总控单片机181、地址片选电路182、地址驱动电路183、与非门184、第一和第二三八译码装置185和186以及第三和第四八选一通道开关187和188，所述二级总控单片机181受控于来自所述一级控制电路14的TTL信号，所述二级总控单片机181的输出端与所述地址片选电路182相连，所述地址片选电路182的输出端同时与所述地址驱动电路、第一三八译码装置185以及第三八选一通道开关187相连，所述第一三八译码装置185的输出端同时与所述第二三八译码装置186和第四八选一通道开关188相连，所述第二三八译码装置186的输出端连接至所述与非门184的一输入端，所述与非门184的另一输入端与被测晶振节点189相连，所述与非门184的输出端通过所述第四八选一通道开关188与所述第三八选一通道开关187相连，所述地址驱动电路的输出端连接至所述第二三八译码装置186和第四八选一通道开关188。

在本实施例中，所述一级总控单片机141为带有EEPROM的单片机，一级总控单片机141的EEPROM内存储有自身的ID编码，这些ID编码用于指定一级总控单片机141的节点管辖范围，同样，二级总控单片机181也为带有EEPROM的单片机，该EEPROM内存储有用于指定该二级总控单片机181所管辖晶体振荡器范围的ID编码。

在本实施例中，两RS232/TTL电平转换装置144和145均采用MAX232CPE芯片来实现RS232电平及TTL电平的相互转换；多个八选一通道开关均采用能通过高频的芯片CD74HC4051E，该芯片可实现8端口对1端口的双向通道开关功能。8个端口的选择由地址片选电路182所产生的地址信号C、B、A来确定，开关选通由低电平有效的片选信号确定；所述信号驱动电路142采用74LS244芯片来实现，每个信号输入端接74LS244的四路输入端，经驱动后，得到四路输出，输往下级电路；地址驱动电路也采用74LS244芯片来实现；本系统的输入信号均为全双工串行通信信号，但恒温温箱的控制表头16使用RS-485信号，因此需要TTL/485信号转换电路143进行转换；两个三八译码器不管高电平有效输出还是低电平有效输出均采用CD74HC4051E芯片来实现，减少了IC的种类，便于维护。

优选地，本实施例的一级控制电路14连接有LCD显示屏，将本身所接到及将处理的信息显示，使测试透明化，一目了然。二级控制电路18的单片机处于恒温温箱内的测试板17上，预留了LCD输出模块，可在调试设备时接上LCD显示屏，其余时间不使用。

在本实施例中，恒温温箱11内设置一个测试架(图未示)以放置同类型测试板17若干块，考虑到温箱的容积及温箱通风循环的需要，本实施例的测试板17的数目以设置4块为宜。各测试板17上的二级控制电路18通过通信线与恒温温箱11外界的一级控制电路14进行信息交换。在测试板17上选择节点位号时，通过I/O口发送地址片选信号到本测试板17上的其他数字电路上。该测试板17上，所有节点中，最多选择一个节点进行输出。整个恒温温箱11内的几块测试板17的所有节点也只选择其中一个节点输出。根据测试板17的大小和容量，一般设置节点数目在16、32或64个。以64个为例，每个测试板17的地址信号需要6个，片选信号1个，只需要占用二级控制电路单片机的7个I/O口。

一级控制电路14的通信信号使用TTL电平发送到全部二级控制电路18上，但是，各二级控制电路18向上回传的通信信号，通过多路通道的选择，仅其中一个的回传信号能达到一级控制电路14，其选择权由一级控制电路14决定。

以下结合图1至图3对本测试系统的工作原理进行详细说明。

参照图1和图2，一级总控单片机141处于初始状态时，保持开关K1闭合，其余开关断开，等候上位机(外部控制设备)的测试信息。当一级总控单片机141接收到上位机的测试信息处于正常状态，则一级总控单片机141根据测试信息的不同指示进行不同的处理：若测试信息中要求选择测试架上的某节点(某个晶振)，则根据此节点值，给出对应的地址片选信号到八选一通道开关处，断开开关K1、K4、K5、K7和K8，同时闭合开关K2和K3，接着将刚收到的上位机测试信息通过开关K2原样发往各路下级系统；若测试信息中要求对恒温温箱控制表头16进行操作(包括设置温箱恒温的温度点、读取当前温箱温度、读取温箱当前压缩机开关状态、命令温箱开/关压缩机、读取温箱表头中某寄存器的值、设置温箱表头中某寄存器的值等等)则断开开关K1、K2、K3、K4、K5和K6(在本系统中，开关K6始终断开，作为预留功能，以便将来扩展功能可用)，同时闭合开关K7和K8，接着将上级系统接到的信息，转换为与恒温温箱控制表头16相匹配的格式，通过开关K8发往温箱控制表头16，并且从开关K7处等候温箱控制表头16的回传信息。此时，根据回传信息的不同情况进行不同的操作：若温箱控制表头16的回传信息正常，则断开开关K2、K3、K5、K6、K7和K8，闭合K4，将温箱控制表头16的回传信息转换为与上位机通信匹配的格式，向上位机发送正常信号；若温箱控制表头16的回传信息不正常，则断开开关K2、K3、K5、K6、K7和K8，闭合K4，向上级系统发送带有特定编码的报错应答信号；若温箱控制表头16没有回传信息，超时，则断开K2、K3、K5、K6、K7和K8，闭合K4，向上级系统发送带有特定编码的报错应答信号。适当延时后，断开K4，接通K1，重新等候上级系统的信息。

当一级总控单片机141接收到上位机的信息发现异常，闭合开关K4和K1，同时断开开关K2、K3、K5、K6、K7和K8并向上级系统发送带有特定编码的报错应答信号，继续等候上位机的测试信息。

一级总控单片机141等候经由开关K3处传回的来自下级电路(二级控制电路18)的回应信息，当收到下级系统的回应信息为正常信息时，断开开关K2、K3、K7和K8且同时闭合K4而向上级系统发送正常应答信号。适当延时后，断开开关K4并接通K5和K1。由于K5的接通，待测试节点的晶振频率数据直接由频率测试设备输往上级系统，等候上级系统的测试处理完成而发来下一步的测试信息。

当一级总控单片机141收到下级系统的回应信息为不正常信息时，断开开关K2、K3、K7和K8，同时闭合K4，并向上级系统发送带有特定编码的报错应答信号。适当延时后，断开K4和K5，接通K1，重新等候上级系统的信息。

若一级总控单片机141在一段时间长度内没有收到下级系统的回应信息，则断开开关K2、K3、K7和K8，同时闭合K4，向上级系统发送带有特定编码的报错应答信号。适当延时后，断开K4和K5，接通K1，重新等候上级系统的信息。

参照图1和图3，测试板17上的二级总控单片机181时刻检测接收从上位机发来的信息，若接收到上位机发来的选择节点位号信息为正常信息，则对比本身的ID编码，发现要求选择的节点位号属于本测试板17管辖范围内，输出相对应的地址信号及片选信号，然后回发正常信息给一级控制电路。如果要求选择的节点位号不属于本测试板17管辖范围内，对本板的总片选信号输出关断状态。也不回发信息给一级控制电路。

若接收到上位机发来的信息不正常，不做任何处理，也不向上位机回传应答信息，只是继续等候上位机发来的信息。

每块测试板17的地址信号为F、E、D、C、B和A，对应设计节点容量为26＝64个。地址片选信号给出后，本测试板17上唯一一处节点将被选中，此节点的晶振输出频率将通过高频模拟通道开关输往一级控制板的频率输入口。

基于上述设计，在测试架板中，每个节点的晶振频率输出均使用高频与非门184，在没有选中此节点的情况下，门关断，避免后级八选一通道中信号的串扰；八选一通道采用高频器件，可以正常通过150MHz以内的频率；第一级总控系统接有LCD显示屏，将该层接到的信息及正处理的信息显示；总控系统接收下级系统信号时，加入了超时报错退出功能；能控制恒温温箱的操作，及读取恒温温箱状态。

如上所述，本实用新型提供的测试系统设置有两级控制电路，所有待测试晶振均可看成一个个节点，其中，一级控制电路可根据上位机的选择节点信息转发至二级控制电路，根据上位机的读取温箱状态或设置温箱操作等信息与温箱控制表头通信而完成恒温温箱内部环境的控制(例如设置温箱温度点、读取温箱当前温度、控制温箱开/关制冷等操作)，控制频率测试设备选择性地对晶振频率进行测试并将测试信息有选择的放行至上位机。基于此，本测试系统可以对批量晶体振荡器进行温度特性方面的测试，全程自动化进行。自动控制温箱达到预定的温度点，在保温预定长的时间后，开始对各节点的晶振进行频率测试，本温度点各节点测试完毕后，控制温箱进入下一个温度点，准备进行下一轮测试，达到了自动化完成所有温度点的晶振频率测试。使用本系统，减少了人工参与程度，大大的提高了测试效率，保证了测试的精确度。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其特征在于：包括放置有批量待测晶体振荡器的恒温温箱、用于测试晶体振荡器晶振频率的频率测试设备、与所述恒温温箱和频率测试设备相连以控制所述恒温温箱和频率测试设备的控制装置以及与所述控制装置相连以控制所述控制装置的外部控制设备，所述控制装置设置有一级控制电路，所述恒温温箱内设置有用于控制所述恒温温箱内部环境的恒温温箱控制表头及若干设置有待测晶振节点的测试板，每个所述测试板上还设置有二级控制电路，所述二级控制电路与所述一级控制电路相连。

2.如权利要求1所述的自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其特征在于：所述一级控制电路包括一级总控单片机、信号驱动电路、TTL/485信号转换电路、第一和第二RS232/TTL电平转换装置、第一和第二八选一通道开关及若干开关K1～K8，所述开关K1～K8均受控于所述一级总控单片机，所述一级总控单片机的信号输入端通过开关K1和第一RS232/TTL电平转换装置连接至所述外部控制设备，通过开关K3和所述第一八选一通道开关连接至所述二级控制电路的输出端，通过开关K7和所述TTL/485信号转换电路连接至所述恒温温箱控制表头，通过开关K6和第二RS232/TTL电平转换装置连接至所述频率测试设备，所述一级总控单片机的信号输出端通过开关K4和所述第一RS232/TTL电平转换装置连接至所述外部控制设备，通过开关K2和所述信号驱动电路连接至所述二级控制电路的输入端，通过开关K8和所述TTL/485信号转换电路连接至所述恒温温箱控制表头，作为所述第二八选一通道开关的地址片选信号以控制下级各路频率有选择地输入至所述频率测试设备。

3.如权利要求2所述的自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其特征在于：所述二级控制电路包括二级总控单片机、地址驱动电路、地址片选电路、与非门、第一和第二三八译码装置以及第三和第四八选一通道开关，所述二级总控单片机受控于来自所述一级控制电路的TTL信号，所述二级总控单片机的输出端与所述地址片选电路相连，所述地址片选电路的输出端同时与所述地址驱动电路、第一三八译码装置以及第三八选一通道开关相连，所述第一三八译码装置的输出端同时与所述第二三八译码装置和第四八选一通道开关相连，所述第二三八译码装置的输出端连接至所述与非门的一输入端，所述与非门的另一输入端与被测晶体振荡器相连，所述与非门的输出端通过所述第四八选一通道开关与所述第三八选一通道开关相连，所述地址驱动电路的输出端连接至所述第二三八译码装置和第四八选一通道开关。

4.如权利要求2所述的自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其特征在于：所述一级总控单片机为带有EEPROM的单片机，该EEPROM内存储有用于指定所述一级总控单片机所管辖晶体振荡器范围的ID编码。

5.如权利要求2所述的自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其特征在于：所述第一和第二RS232/TTL电平转换装置均采用MAX232CPE芯片来实现。

6.如权利要求3所述的自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其特征在于：所述二级总控单片机为带有EEPROM的单片机，该EEPROM内存储有用于指定该二级总控单片机所管辖晶体振荡器范围的ID编码。

7.如权利要求3所述的自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其特征在于：所述第一、第二、第三和第四八选一通道开关均采用CD74HC4051E芯片来实现。

8.如权利要求3所述的自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其特征在于：所述信号驱动电路和地址驱动电路均采用74LS244芯片来实现。

9.如权利要求3所述的自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其特征在于：所述第一和第二三八译码器均采用CD74HC4051E芯片来实现。

10.如权利要求1所述的自动测量批量晶体振荡器温度特性的测试系统，其特征在于：所述一级控制电路连接有LCD显示屏。

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