便携式ＩＣ逻辑功能测试仪的设计方法 IC测试仪
时间：2018-12-25 03:24:51 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要： 为了实现数字芯片逻辑功能的测试，本文介绍了一种便携式IC逻辑功能测试仪的设计方法,包括系统组成、硬件设计和软件编制。本设计采用基于AT89S51单片机的主控系统，CH451作为人机接口，完成键盘输入、数码显示和对不同种类的数字IC逻辑功能的测试。
关键词： 逻辑功能 测试向量 键值 段码
1. 引言
数字IC芯片在工农业生产、国防特别是教学科研中应用非常广泛，其中的74系列、CD4000系列集成芯片更成为两大主流芯片，每个系列较常见的芯片就有上千种型号，品种繁多。从长期实践实验教学情况来看，电子信息类学生在实验、课程设计、毕业设计、课外创新等实践活动中，需要使用和“消耗”大量数字IC芯片。但这种消耗是相对的，有些是设计或者是制作PCB时存在问题却被误认为IC芯片是坏的。特别是在数字系统的调试中确定IC芯片的好坏就更加重要了。IC芯片逻辑功能的测试问题就这么产生了。
常用的如万用表之类的检测仪器，可以方便地检测电阻、电容、二极管、三极管等电子元件的好坏，但要用它们来检测数字IC则无能为力。目前能完成该测试任务的仪器有两种：一是专用的集成电路测试仪。这类仪器虽然技术成熟、功能较强，但大多价格昂贵，不适合普通的实验室应用。二是利用现有的仪器搭建的集成芯片测试系统。这类系统不仅开销较大而且非常麻烦。根据教学和科研实际情况的需要，我们完全有必要研制和开发便携式集成芯片逻辑功能测试仪。
2. 总体设计
检测系统由如图所示，由单片机、人机接口芯片、键盘显示和IC检测座四部分组成。其中采用AT89S51单片机作为控制核心，通过具有一体化键盘显示功能的人机接口芯片CH451来管理4×4非编码键盘和两个四位数码管，IC检测座采用DIP20用于完成20引脚以下数字IC芯片逻辑功能的检测。
3. 硬件设计
3.1控制部分
如图2所示，控制单片机采用AT89S51（晶振和复位电路略）［１］。单片机的12脚的INT0由CH451提供，用于接收键盘中断。P0口的低三位分别接至CH451的DCLK、DIN和LOAD，作为管理键盘显示。其余的PIN1－PIN20分别接至IC检测座，用于输出IC测试向量。
3.2键盘显示及接口电路
由于89S51只有4个并行I/O口，共32根I/O线，而本次设计中IC测试座就占用了20个引脚，所以I/O口是非常紧张的，故在此选用了键盘显示管理一体化的串行集成接口芯片CH451［３］。如图3所示：CH451与单片机的连接只用到了4根线，分别是DOUT(提供给单片机的键盘中断)、DCLK（单片机提供的读写时钟）、LOAD（单片机提供的帧定位信号）、DIN（单片机与CH451的串行数据线）；CH451的SEG7～SEG0分别接至2个四位数码管的段码h～a，DIG7～DIG0分别由高至低接至8位数码管的各个位线，同时SEG3～SEG0复用作为非编码键盘的行输入线，DIG3～DIG0复用作为列线。
3.3检测部分
如图4所示，检测部分采用了DIP～20的IC座，其中20脚既作为电源又作为芯片的定位引脚，其余的PIN1～PIN19分别连至单片机的I/O口上。
4. 软件设计
单片机89C51的P1、P2、P3口是准双向I/O口：既可作为输入口，又可作为输出口。设计的基本原理是：单片机根据键盘输入的数字芯片型号，在EPROM中找到相应的测试向量输出给待测芯片，然后从待测芯片的输出脚读出其响应，最后进行比较，以判断芯片的好坏并将结果显示在数码管上。
4.1人机接口软件设计
CH451是一块串行集成键盘显示接口芯片，可以直接驱动8位数码管和8×8行列式键盘，其接口简单、功能强大。
由于是串行接口芯片，数据的收发完全由DIN一根线完成，所以对时序和控制命令格式有较高的要求。
根据CH451的芯片资料［３］，如图5所示，使用时先对CH451进行初始化（包括工作模式、显示状态等进行设置），之后等待键盘的中断（键盘中断程序流程见图7），进行相应的键处理，最后输出显示（见流程图6）。
4.2检测部分软件设计
为了对数字芯片逻辑功能进行测量，首先在单片机的EPROM中写入两个测试向量，一是输入测试向量，二是输出标准向量。根据测量原理，在编制程序时首先根据键盘输人的芯片型号找到相应的输入测试向量，并输出给检测座，然后读出其输出向量与输出标准向量进行比较，即可得出测量结果并显示在数码管上。
5. 结束语
实践证明，本装置方便、经济、实用、运行可靠，能快速检测数字芯片的逻辑功能以及好坏，大大节省了时间，方便了学生和教师，适用于教学、实验的要求。
参考文献：
［1］徐惠民，安德宁.单片微型计算机原理接口与应用［M］.第1版.北京：北京邮电大学出版社，1996.
［2］尹雪飞，陈克安.集成电路速查大全［M］.西安：西电科技大学出版社出版，2002.
［3］数码管控制及键盘接口芯片CH451中文资料.http://www.省略.
