利用模擬測試系統和單片機測試音頻控制電路

張鵬輝，張武軍，潘逸剛

（中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

利用模擬測試系統和單片機測試音頻控制電路

張鵬輝，張武軍，潘逸剛

（中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

單片機因其體積小、集成度高、功能強、可靠性高、編程開發靈活等特點得到廣泛應用。傳統的音頻控制電路測試需要使用數模混合測試系統，測試時間長、投入成本高。文章介紹了一種新的音頻控制電路測試方案，提出了基于單片機在模擬電路測試系統上測試這種音頻電路的方法，采用keil C的IDE環境進行軟件開發，并通過Multisim軟件對設計進行了仿真，最后完成了實裝驗證和批量生產。該方法具有穩定性高、可編程、低成本、測試速度快等優點。可以看作是數字電路在模擬電路測試系統上的創新型測試，從而加深對模擬電路測試系統的深層次利用，提高了系統的利用率。

單片機；音頻控制電路；測試；模擬電路測試系統

1 引言

音頻控制電路作為一種數字電路，一般都在數字測試系統上測試，但是由于測試功能較多，時間較長，測試成本較高。而模擬電路測試系統由于沒有數字模塊，而無法測試數字電路，現在我們提出一種基于單片機方法，給模擬電路測試系統提供一個數字信號源作為外接數字信號模塊，使模擬電路測試系統具有數字信號模塊，這樣也就可以測試音頻控制電路了。而且該方法還具有穩定性高、可編程、低成本、可在短時間內大量推廣等優點。

2 模擬電路測試系統簡介

我們這里選用的是JC-XXXXA模擬集成電路測試系統，該系統由精密測量單元（PMU）、器件電壓源（DPS）、電壓電流源（VIS）、參考電壓源（VS）、音頻電壓源（AS）、音頻電壓表（AVM）、時間測量單元、通道板、系統總線控制板、接口板等幾部分組成。它可以用于運算放大器、比較器、模擬開關、音響電路電話機電路、三端電源、A/D、D/A等多種模擬集成電路的直流參數、動態功能及交流參數的測試，適合集成電路生產測試（包括中測和成測）、設計驗證、進廠檢驗測試及質量/可靠性分析測試，是一款測試精度較高、功能強大的測試系統。但是該測試系統沒有配置數字模塊，無法進行數字信號的發送和接收，對某些帶數字控制部分的模擬電路難以測試。

3 單片機簡介（AT89S52）

Atmel公司生產的CMOS型51系列單片機，具有MCS-51內核，用Flash ROM代替ROM作為程序存儲器，可擦除1 000次以上，具有集成度高、穩定性高、體積小、控制功能強、編程開發方便、價格低等優點，而且還支持串行擴展技術，成為當今最流行的單片機，這里我們選用AT89S52單片機。

4 音頻控制電路的原理介紹

圖1是某音頻控制電路的管腳定義，它通過DATA串行數據輸入口進行讀數據，其時序如圖2。

圖1 音頻控制電路的管腳

圖2 串行數據和時鐘的時序

在時鐘的上升沿時讀取數據信號，在時鐘的下降沿時讀取觸發信號，這樣一個11位數據為一個數據周期，數據格式共11位為D0～D10，其中D0位表示控制聲道的選擇：0表示選擇聲道1，1表示選擇聲道2；D1位表示控制幾個聲道的選擇：0表示同時控制兩個聲道，1表示同時只能控制一個聲道；D2～D8為調節音量大小的控制信號碼，D9和D10保持為1。

5 測試原理及系統組成

本系統功能由硬件和軟件兩部分協調完成，硬件部分主要完成測試信號的輸出；軟件部分主要完成信號的處理及整個系統控制功能。

其工作原理為由測試系統向本系統單片機發送一個信號，然后單片機再向電路發出一組有延時的特定信號，以模擬音頻控制電路的音量變化，并驗證音頻控制電路的功能是否正常，同時電路輸出一個返回信號給測試系統來判斷測試電路是否合格。

5.1 硬件設計

該系統主要包括以下幾個部分：單片機、單片機外圍電路、單片機與測試電路的接口、測試系統和單片機的接口等。單片機內部存儲22組信號數據，測試系統發送start信號給單片機，單片機收到后向測試電路發送一組11位數據，然后單片機內部序號加1，下一次收到start信號時發送下一組數據，直到在一個測試周期內輸出一組信號。當單片機收到End信號時，內部清零，下一次發送將由第一組數據開始。圖3是系統結構圖。

圖3 系統結構圖

5.2 軟件設計

該系統軟件主要由主程序、數據發送等兩個模塊組成。本系統的軟件采用C語言編寫，在Keil軟件環境下進行編譯連接，可以很好地反映程序的運行情況。在上機調試時發現，由于系統的原因，在它給單片機發送信號時會產生抖動，從而使單片機接收到不穩定的信號，產生錯誤。所以在單片機接收測試系統的信號部分，增加了延時去除抖動，提高測試的精度。

5.2.1 主程序設計

主程序主要完成硬件初始化、去抖動、子程序調用等功能，主程序流程如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

去抖動功能主要由一個延時函數實現，當收到觸發信號時，通過延時函數來消除抖動，并在處理完start或end信號后進行軟件延遲，防止系統輸出start或end信號的周期過長，單片機系統把一個信號當成多個信號來處理。

子程序主要是一個數據發送的模塊，它把要發送的信號分為三段，第一段共兩位：D0D1，第二段共七位：D2～D8，第三段共兩位：D9D10。由于第一段和第三段每次發送的信號都相同，所以為了測試方便不用把它們和第二段放在一起，只需要把第二段單獨放在一個數組中即可，在測試時把第一段和第三段信號加在要調用的第二段信號的前端和末尾即可完成測試，這樣可以減少數據的調用次數，提高測試效率。

5.2.2 數據發送程序設計

數據發送程序通過軟件編寫驅動時鐘端口和DATA端口輸出一組1/0二進制信號，同時發送時減少對系統資源的消耗，我們把要發送的一組音量控制碼信號存放在一個數組里，在發送時調用這個數組即可。表1為音量控制碼表。為了測試方便，置D0D1位為00、D9D10位為11，加上D2～D8的控制位，這樣組成一個11位的要發送信號。為了配合模擬電路測試系統，對于每一個要發送的信號，都采取從左向右按位發送，直到一個信號發送完畢，單片機系統進入等待階段。

表1 音量控制碼信號格式

6 仿真調試與上機應用

本系統使用Multisim 10版本進行軟件仿真，圖5是軟件仿真的連線圖和波形圖。

圖5 原理連線及仿真波形圖

在軟件仿真階段，先進行數據發送模塊的仿真，把數據發送的輸出口接在示波器的信號輸入口上，觀察波形圖，當能夠完成數據的發送之后，再和主程序集成在一起，進行精確的周期仿真。仿真時檢測輸出的1/0二進制信號的波形圖是否與要發送的音量控制碼二進制信號波形相匹配，直到完成一個周期的測試，結果和預期情況一致，仿真還解決了信號與時鐘的時序匹配問題和系統延時問題。

在仿真成功后，將C51程序燒寫入單片機，然后在測試系統上進行了外圍電路焊接，結合燒寫后的單片機對某音頻控制電路進行了上機調試，并進行了實測，結果符合仿真預期，系統工作正常。

7 結束語

單片機在現今的應用非常廣泛，幾乎覆蓋了各行各業，但是作為數字模塊外接在模擬電路測試系統上測試數字電路，應該說是一次創新的應用，而且相信未來這樣的創新應用會越來越多。

Testing Audio Control-IC based on Simulator-IC Test System and Microcontroller

ZHANG Peng-hui, ZHANG Wu-jun, PAN Yi-gang
（China Electronics Technology Group Corporation No.58Research Institute,Wuxi214035,China）

Microcontroller is widely used due to its small size, high integration, powerful function, and strong reliability and easy to program. The traditional audio-IC testing needs mixed-digital-analog IC test system which costs long test time and large investment. A new test method about audio-IC is described. It’s advanced to test audio-IC based on microcontroller on the analog-IC test system. Software exploitation is operated under keil C’s IDE environment and simulated using Multisim. Afterwards, validation and mass production is completed. The advantages of this method are high reliability, programmable, low cost and high test speed. It’s regarded as an innovative test that digital-IC tested on analog-IC test system.

microcontroller; audio control-IC; test; analog-IC test system

TN407

A

1681-1070（2011）09-0005-03

2011-04-22

張鵬輝（1983—），男，河南永城人，現在中國電子科技集團公司第58研究所從事集成電路測試技術研究工作。