便攜式ＩＣ邏輯功能測試儀的設計方法

2008-12-31 00:00:00張仁民錢瑩晶

考試周刊 2008年24期

摘要：為了實現數字芯片邏輯功能的測試，本文介紹了一種便攜式IC邏輯功能測試儀的設計方法，包括系統組成、硬件設計和軟件編制。本設計采用基于AT89S51單片機的主控系統，CH451作為人機接口，完成鍵盤輸入、數碼顯示和對不同種類的數字IC邏輯功能的測試。

關鍵詞：邏輯功能測試向量鍵值段碼

1. 引言

數字IC芯片在工農業生產、國防特別是教學科研中應用非常廣泛，其中的74系列、CD4000系列集成芯片更成為兩大主流芯片，每個系列較常見的芯片就有上千種型號，品種繁多。從長期實踐實驗教學情況來看，電子信息類學生在實驗、課程設計、畢業設計、課外創新等實踐活動中，需要使用和“消耗”大量數字IC芯片。但這種消耗是相對的，有些是設計或者是制作PCB時存在問題卻被誤認為IC芯片是壞的。特別是在數字系統的調試中確定IC芯片的好壞就更加重要了。IC芯片邏輯功能的測試問題就這么產生了。

常用的如萬用表之類的檢測儀器，可以方便地檢測電阻、電容、二極管、三極管等電子元件的好壞，但要用它們來檢測數字IC則無能為力。目前能完成該測試任務的儀器有兩種：一是專用的集成電路測試儀。這類儀器雖然技術成熟、功能較強，但大多價格昂貴，不適合普通的實驗室應用。二是利用現有的儀器搭建的集成芯片測試系統。這類系統不僅開銷較大而且非常麻煩。根據教學和科研實際情況的需要，我們完全有必要研制和開發便攜式集成芯片邏輯功能測試儀。

2. 總體設計

檢測系統由如圖所示，由單片機、人機接口芯片、鍵盤顯示和IC檢測座四部分組成。其中采用AT89S51單片機作為控制核心，通過具有一體化鍵盤顯示功能的人機接口芯片CH451來管理4×4非編碼鍵盤和兩個四位數碼管，IC檢測座采用DIP20用于完成20引腳以下數字IC芯片邏輯功能的檢測。

3. 硬件設計

3.1控制部分

如圖2所示，控制單片機采用AT89S51（晶振和復位電路略）［１］。單片機的12腳的INT0由CH451提供，用于接收鍵盤中斷。P0口的低三位分別接至CH451的DCLK、DIN和LOAD，作為管理鍵盤顯示。其余的PIN1－PIN20分別接至IC檢測座，用于輸出IC測試向量。

3.2鍵盤顯示及接口電路

由于89S51只有4個并行I/O口，共32根I/O線，而本次設計中IC測試座就占用了20個引腳，所以I/O口是非常緊張的，故在此選用了鍵盤顯示管理一體化的串行集成接口芯片CH451［３］。如圖3所示：CH451與單片機的連接只用到了4根線，分別是DOUT(提供給單片機的鍵盤中斷)、DCLK（單片機提供的讀寫時鐘）、LOAD（單片機提供的幀定位信號）、DIN（單片機與CH451的串行數據線）；CH451的SEG7～SEG0分別接至2個四位數碼管的段碼h～a，DIG7～DIG0分別由高至低接至8位數碼管的各個位線，同時SEG3～SEG0復用作為非編碼鍵盤的行輸入線，DIG3～DIG0復用作為列線。

3.3檢測部分

如圖4所示，檢測部分采用了DIP～20的IC座，其中20腳既作為電源又作為芯片的定位引腳，其余的PIN1～PIN19分別連至單片機的I/O口上。

4. 軟件設計

單片機89C51的P1、P2、P3口是準雙向I/O口：既可作為輸入口，又可作為輸出口。設計的基本原理是：單片機根據鍵盤輸入的數字芯片型號，在EPROM中找到相應的測試向量輸出給待測芯片，然后從待測芯片的輸出腳讀出其響應，最后進行比較，以判斷芯片的好壞并將結果顯示在數碼管上。

4.1人機接口軟件設計