采用LabVIEW主控板自動測試系統(tǒng)設計 - 全文

針對人工測試效率低、易受主觀影響等不足，設計了基于LabVIEW的高清電視（HDTV）主控板自動測試系統(tǒng)。利用LabVIEW豐富的信號處理、虛擬儀器等圖形化編程特點，開發(fā)音頻及視頻圖像評價軟件。采用基于梯度的結構相似性圖像評價算法（GSSIM），提高了測試分析中對模糊失真圖像的判別精度。該自動測試系統(tǒng)可大大提高測試效率，并保證產品測試指標的客觀性和一致性。

高清電視（HDTV）已成為目前彩電市場的主力軍，其核心部件是電視主控板。目前主控板出廠測試普遍采用人工測試方法，但存在如下不足：1）測試效率低，需要人工頻繁更換測試工具，費時費力；2）評價主觀性強，因依靠人的感官來評判產品好壞，容易造成產品質量參差不齊。因此，開發(fā)自動測試系統(tǒng)已成為HDTV生產企業(yè)的一項急迫任務。

本文以市場上一款液晶HDTV主控板為測試對象，采用LabVIEW圖形化編程，設計測試軟件，對采集到的音頻、視頻信號進行算法分析和評價，并設計友好的人機交互界面和數(shù)據(jù)管理軟件模塊，最終提高了產品測試效率，并保證產品質量分析的客觀性、一致性。

1自動測試系統(tǒng)總體設計

典型高清電視系統(tǒng)框圖如圖1所示，主控板包括控制電路和時序電路兩大部分。控制電路主要負責音視頻信號的接收和處理，并轉換為mini—LVDS標準信號；時序電路產生脈沖時序信號，實時將數(shù)字圖像信號經行、列驅動電路送顯示屏顯示。

主控板是高清電視的核心部件，出廠前必須嚴格測試。本文設計的自動測試系統(tǒng)包含上位工控機、音視頻信號源、音頻采集卡、視頻采集卡和可學習性遙控模塊等，系統(tǒng)框圖如圖2所示。

圖2中，CHROMA作為音視頻信號發(fā)生源，通過RS-232與上位機通信，按照上位機命令，輸出音視頻信號。主控板輸出的音頻和視頻信號分別經過音頻采集卡、視頻采集卡傳輸?shù)缴衔还た貦C進行分析評價。在測試過程中，可學習型遙控器模塊可以模擬紅外遙控器，采用單片機開發(fā)，實現(xiàn)測試流程的自動切換。本文將重點闡述基于LabVIEW的測試軟件設計。

2自動測試軟件設計

自動測試軟件是該系統(tǒng)的重要組成部分，經分析比較最終選定NI公司的LabVIEW作為開發(fā)軟件，充分利用其豐富的信號處理、虛擬儀器等圖形化編程工具，實現(xiàn)音頻信號和圖像信號分析算法的軟件編程，并開發(fā)友善的用戶界面，集控制和管理為一體，設計簡易實用的HDTV主控板自動測試系統(tǒng)。限于篇幅，本文將重點介紹自動測試軟件中的音頻分析模塊、圖像分析模塊，以及數(shù)據(jù)處理等模塊。

2.1音頻分析模塊

音頻分析是電視主板測試的一個重要方面，LabVIEW內部包含信號處理和分析的函數(shù)庫，如各種波形生成VI、濾波函數(shù)、頻譜測量、失真測量等函數(shù)，借助LabVIEW的虛擬儀器框架，可以進行圖形化軟件編程，搭建音頻信號的處理和分析平臺。

音頻分析模塊的輸入信號是通過音頻采集卡采集并調理的聲音信號，信號源是固定頻率的單頻正弦信號。音頻測試常用指標有：

1）信噪比（Signal to Noise）：輸出信號的電壓（功率）與同時輸出的噪聲電壓（功率）的比，一般不應低于70 dB.

2）總諧波失真率（T.H.D）：輸出信號比輸入信號多出的額外諧波成分，是由于系統(tǒng)非線性造成的。當總諧波失真在1%以下，一般人耳分辨不出。

3）總諧波失真率+噪聲（THD—N）：系統(tǒng)各種諧波造成的失真及器件內外部造成的噪聲，一般要求在10%以下。

4）頻譜分析：檢測信號的諧波成分，對于單頻信號來說，其頻譜應只有基頻。

基于LabVIEW的音頻分析軟件模塊如圖3所示。

為測試上述軟件模塊對音頻信號分析的準確性，利用LabVIEW的波形生成器來模擬標準音頻信號，并加入高斯白噪聲和高頻正弦噪聲，合成為失真音頻信號，再經過信噪比、失真測量、頻譜測量等得到測試指標。

圖4是音頻測試模塊的測試結果，給出了測試曲線并同步記錄到音頻測試文檔中。本測試采用幅值為1 V、基頻為1 kHz的正弦信號，加入高斯噪聲和高頻噪聲后，經過音頻分析得到檢測出的基頻為1 kHz，THD—N為7.34%，在允許范圍（10%）內，THD為0.99%，也在允許范圍內，信噪比為22.68dB，低于70 dB.因此，可以判定該主控板音頻質量合格。