基于虚拟仪器的控制指令码自动测试系统

航空系统中，主控系统采用发送控制指令码的方式控制其他系统，主控系统发送的控制指令码需要进行精确测试。随着航空系统越来越复杂，一套系统需要测试上百组控制指令码，测试工作量也越来越大。人工测试系统中调节电源、匹配控制指令码、频率值的读取都需要测试人员手动操作。这种测试系统测试效率与测试精度低下，可靠性也不高，人工的测试系统亟待改进。自动测试系统采用了虚拟仪器的技术，将人工测试系统中的手动调节工作都采用工控机实现自动控制，自动匹配控制指令码并读取频率值。新的测试过程只需要点击几次软件界面上的按钮，提高了测试的精度和测试效率。

1 控制指令码产生流程

主控系统输出控制指令码是主控系统控制其他系统的关键所在，其正确与否直接关系到整个航空系统的可靠性，因此对控制指令码需要进行精确地测量与测试。

航空系统中主控系统的电压源是线性可调的可控电压源，可控电压源输出的电压值V，主控系统中电压频率转换模块依据电压值V输出相应的频率值F，频率译码器接收到频率值F输出十六位控制指令码。

控制指令码的测试控制指令码产生流程如图1所示。

2 自动测试系统设计

控制指令码自动测试系统就采用了虚拟仪器技术，将调节电源、匹配控制指令码、频率值的读取等都集中到测试系统的工控机上，方便测试人员进行控制指令码测试。基于虚拟仪器的自动测试系统框图如图2所示。

自动测试系统仍然需要模拟主控系统提供的线性可调的电压源，可控电压源的电压输出采用数据采集板卡的D／A端口进行控制。计算机发送数字量到数据采集板卡，数据采集板卡D／A端口输出模拟电压，从而控制测试系统的线性可调电压源。数据采集板卡采用的是阿尔泰科贸有限公司的USB2013数字采集卡，USB2013板上设计有12 b分辨率的A／D转换器和D／A转换器，D／A转换器输入信号范围：0～5 V、0～10 V、±5 V、±10 V。并有16路开关量输入(DI)，16路开关量输出(DO)，且均能上电清零。

调节线性可调电压源，被测产品输出十六位控制指令码，该码值分别输出到数据采集板卡的16位数字输入(DI)端口，数据采集板卡采集输入的数字量传给计算机进行处理。计算机将各位数字量按照高低位顺序显示在屏幕上，输出的码位为“1”的时候对应显示位也为“1”；输出码位为“0”的时候对应显示位也为“0”，测试人员可以方便地查看当前被测产品输出的控制指令码是否已经匹配到所需测试的码值。

系统自动匹配完码值后，测试人员需要把频率计的探头接到被测产品的频率测试输出端口，然后点击软件界面上的测试按钮进行频率值的测量，测试系统通过GPIB接口直接控制标准频率计，将频率计测量的频率值直接记录到计算机，存储到相应的数据库中，并可按照用户所需格式直接输出表格。

3 软件算法设计

基于虚拟仪器的控制指令码自动测试系统的软件采用Visual Basic.net语言编写。该语言能够方便地实现匹配控制指令码的控制算法，并且可以控制标准仪器进行数据的采集和分析。

匹配控制指令码算法流程图如图3所示。

将十六位控制指令码进行一一对应的匹配效率不高，在软件设计过程中把十六位控制指令码看作是一个十六位二进制数，进而转换成十进制的控制指令码数据，匹配过程只需对比控制指令码数据与待测的指令码数据是否一致即可。为了避免匹配过程中，控制指令码数据调节不准确造成变化闪烁，在匹配算法中采用多次测量加权平均的思想，计算出平均值，显示给用户。

(1) 用户选择界面中待测的十六位控制指令码N0，测试系统计算线性可调电源的控制电压(以下简称VCO控制电压)预估电压值V0；

(2) 用V0作为VCO控制电压输入到计算机，经过延时t1稳定后测试系统输出相符的VCO控制电压，产品控制指令码改变。测试系统通过16芯接口采集与存贮控制指令码，测量20次控制指令码并进行加权平均，得到平均值N1，计算平均值N1与用户要求测试的控制指令码值N0之间的差值△N：△N=N0-N1；

(3) 判断是否△N<ε(ε接近零的无穷小)，如果是，表明控制指令码已经准确，转向步骤(5)；如果否，判断是否时间在允许范围内，转向步骤(4)；

(4) 判断调整时间是否满足T

(5) 点击测试按钮读取此时接在被测系统频率测试端口上频率计的频率值，读取100次并加权平均，得到此时的被测端口的频率值，最后与标称控制指令码频率值比较得到误差值，判断此测量结果是否在误差范围内。

4 实验结果

通常人工测试系统测试一发产品的一组(10个)控制指令码大概需要30 min，本文所提及的自动测试系统同样测试一发产品一组(10个)控制指令码只要3 min。高效的软件控制算法省去了大量的手动调节时间，大大提高了测试效率。自动测试系统测试一发产品的一组控制指令码实验数据如表1所示。

由表1可知，本文自动测试系统测量的频率值相对误差在0.02％～0.049％之间，从而表明该测试系统具有较高的测量精度。

5 结束语

基于虚拟仪器的控制指令码自动测试系统较之人工的测试系统有测试时间短，测试效率高，测试结果准确等特点。自动测试系统采用数字采集板卡D／A端口精确地控制测试系统的线性可调电压源，被测系统输出的控制指令码非常准确，而且系统采用软件算法实现了自动匹配，省去了大量的手动调节时间，提高了测试效率。该测试系统已经交付用户使用一年，系统测试精度与测试效率都得到了显著的提高，得到用户的好评。