數字集成電路測試儀硬件的設計

黃華

引言：論文從集成電路測試儀器硬件的設計思路、設計要求、硬件設計的方法、軟件的配套設計等方面進行探討，以提升數字集成電路測試儀器硬件設計的可行性和可靠性，并針對軟件與硬件設備的相互結合來開發數字集成電路測試儀器進行分析。

數字集成電路在儀器中的使用非常廣泛，由于其本身的體積小，在數字電路實驗室中的性能優劣的判斷難度較大，因而，數字集成電路的測試工作一直困擾著業內的研究人員。論文中針對此類問題，提出運用C語言、數字電路、低頻電路、單片機原理等知識內容，設計了一臺數字集成電路測試儀，并且測試的范圍較廣，實用性強。文中在集成電路測試儀硬件的設計環節中融入了設計理念、設計要求、設計方法和軟硬件的配套等措施，其中涉及到14管腳、16管腳的74LS數字集成優劣的測試，測試儀主要通過發光二極管的對照燈和實測燈的發光情況進行比照，分析數字集成電路的好壞。數字集成電路在日常的應用中非常廣泛，因而，涉及出一種簡單易用、檢測效果好的測試硬件對數字集成電路的分析研究工作具有現實的意義。

一、設計的思路

在常用的數字集成電路的參數測量中，萬用表通過測量管腳的電壓來判斷其好壞具有一定的準確度，但是其測量過程比較復雜，而且準確性難以得到有效的保證。而要對數字集成電路的各項指標進行詳細準確的測量，并且還要保證其測量的效率，如果能有一種數字集成電路測量儀器可以共用，即測量的兼容性高，則可以取得良好的效果。數字集成電路通用性的測試儀器為了滿足多項內容的測量，結合了通信原理、C語言、匯編語言和數字電路等方面的知識，將測試采集到的數據轉換為發光二極管的顯示狀態來表明情況，發光二極管的顯示經過對照燈和實測燈的比較來判斷集成電路的好壞，這種測試儀器既可以單個測量，也可以連續性的測量。由于此類測試儀器的通用性強、操作簡單、判斷迅速，因而在實際應用中極大的節約了測量時間和簡化了操作流程，可行性和可靠性都得到了很大的提升。

二、總體設計

2.1測試指標的參考

在數字集成電路測試儀器的設計中設計的主要指標集中在三個方面：其一是測試管腳數，一般管腳的測量針數是小于16；其二測試品種的多樣化，即可以測量多種數字集成電路，兼容性強；其三是測量的效率，一般測試中的時間要控制在1s/塊以內。

2.2測試要求設計

同樣，測試要求也要滿足一定條件才能投入到實際應用當中，一般測試要求的設計主要集中在四個方面：其一，測試其一上的發光二極管的顯示要正常，尤其是實測發光和對照發光具有可比性，才能發現測量電路的好壞；其二，既可以滿足單個測量的要求，又可以滿足連續測量的要求，并且每按一次按鈕，能夠在PC上顯示測量的結果，結果必須直觀明了；其三，測量的數字集成電路的功能性要求，即針對各種數字集成電路的不同功能塊進行測量；最后，測試儀器的測量程序可以人工的修改、調動、擦除，以便在實際應用中進行調整，滿足測量的情況，并且要保證測試程序在儀器中無運行障礙，測試的數據經過處理后能通過串口傳輸到PC機上，顯示實際測量的效果圖。

2.3芯片選擇

芯片的參數資料是硬件設計的重要參考，常用的芯片有89C51、RS-232、164等，芯片中的參數主要考慮I/O線、總線標準、計時器、計數器、串行接口、數據寄存方式等，論文中用到的是第一種芯片89C51，其特點是性能好、功耗低，并且可以通過常規的編程器進行編程，實用性非常好。

2.4軟件設計

軟件的設計綜合了多種技術和理論，如C語言、匯編語言、通信原理等方面的內容，本論文中討論的主要是運用C語言和LCAW軟件技術來進行編程，由于基于PC的數字集成電路測試儀器的原理圖比較復雜，安裝調試中需要非常細心謹慎，一般采用PROTEL軟件進行繪圖，再根據原理圖設計所用到了元器件。

2.5硬件設計

軟件設計給測量帶來了巨大的方便，尤其是測量的種類、效率和準確率上來說都有很大的提高，但單純的依靠軟件并不能完成測試工作，必須依靠硬件的支撐，硬件設計中運用到的高頻電路，低頻電路、電子設計自動化和數字原理圖等多方面的知識。

軟硬件的相互結合是測試儀器工作的基礎，其中軟件的設計主要是各種工作程序的匯編與調試，尋求最佳的軟件程序；硬件系統主要由單片機、I/O接口、存儲器、運算器等組成，和計算機系統又非常大的相似性，只有軟硬件的工作協調、相互共融，測試系統的工作才能準確、穩定、可靠的運行。硬件電路的設計的基礎是在選擇型號確定的情況下，對工作中的電路運行進行驗證，選取工藝加工的方式、印制板和組裝的流程，此外，某些硬件中的重要部件還要經過測量對比，以確定其對系統運行的影響情況，以便在設計中可以以其為調節的參考，進行修正工作，是測試硬件電路更加符合實際要求。其中硬件設計中需要注意幾個方面的事項：其一，硬件設計的電路盡量要簡化清晰，以便了解設計的意圖和工作機理；其二，硬件設計不僅是要滿足當前的工作環境，而且還要為以后的升級或改造留出余地，功能性的改造升級并不能完全依靠軟件來達到，尤其是涉及到測試儀器的運算、測試功能擴展、接口的增加等需要硬件的支撐；其三，能用軟件代替的盡量減少硬件的投入，不但可以減少成本，而且軟件的修改、擦除更加容易，此外，軟件相對于硬件而言，一旦固定，其運行的穩定性也更高；其四，硬件的設計工藝包含多項內容，如插接件、配線、面板、機箱等，然后是對部件的安裝調試，以滿足工作的需要；最后，硬件運行中的維修保障也必須到位，以減少硬件更換的頻率，延長其使用壽命，另一方面也是減少成本支出的有效途徑。

三、結束語

數字集成電路的測試具有一定的困難，在實際工作中不但測試的效率低，而且測試的專用型比較強，限制了測試功能的發揮，因而，進行數字集成電路測試儀硬件的設計分析和嘗試，以滿足多功能、快速、準確的測試要求，可以極大的提升工作效率，相關研究值得深入開展。

參考文獻

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（作者單位：重慶金美通信有限責任公司）