基與74系列芯片的集成電路測試儀的設(shè)計

殷鳳媛+李翔

摘 要 設(shè)計采用單片機AT89S52為核心元件來實現(xiàn)，以AT89S52為核心的數(shù)字電路自動測試儀，可以對常見的74系列數(shù)字集成電路進行邏輯功能測試、自動確定其型號和好壞，且用LCD顯示其邏輯符號。具有體積小、重量輕、成本低、人機界面友好、操作方便和可靠性高等優(yōu)點。

【關(guān)鍵詞】AT89S52 自動測試儀

常見的74系列數(shù)字集成電路是現(xiàn)今仍在廣泛使用的集成電路，在設(shè)計、制造和應用階段，不可避免的會出現(xiàn)故障，為了保證數(shù)字集成電路工作的可靠性，必須對其進行必要的測試。判斷一個集成電路芯片是否存在故障，可用該芯片被檢測出來的功能是否同設(shè)計規(guī)范的功能一致來判斷。

本系統(tǒng)能對常用的74系列邏輯芯片進行邏輯功能測試，以確定芯片的好壞和型號。該設(shè)計以單片機為核心進行檢測，由鍵盤輸入相應控制信息且結(jié)果由LCD顯示所檢測到的74系列型號及其邏輯符合等信息，完成了對所要檢測芯片的顯示信息，實現(xiàn)了簡單集成電路芯片測試儀功能。

1 總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)先檢測芯片引腳數(shù)，對芯片進行供電，由鍵盤輸入信息，單片機或是FPGA主芯片讀取信號后，執(zhí)行檢測功能，對讀入的鍵盤信號進行處理，將處理后的結(jié)果以串行通信的方式發(fā)送到單片機或是FPGA主芯片上，然后通過LCD液晶顯示進行顯示出來。本設(shè)計中單獨使用單片機AT89S52來測試芯片的引腳數(shù)，然后根據(jù)引腳數(shù)供電，通過軟件實現(xiàn)對芯片功能的檢測包括芯片的型號邏輯圖，通過LCD顯示出來。

2 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 時鐘電路

系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計采用的是內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部振蕩電路。AT89S52 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器；外接晶體諧振器以及電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋電路中，對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。

2.2 復位電路

復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。本系統(tǒng)采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕。當認為按下按鈕時，則Vcc的+5V電平就會直接加到RST端。

2.3 檢測電路

本系統(tǒng)加入了待測芯片引腳檢測功能，因為在測試過程中可能因為待測芯片的引腳沒有與插座接觸好而被誤判為不合格，為了避免這種情況的發(fā)生，我們在對芯片功能進行檢測前要檢查芯片的引腳是否已經(jīng)與插座充分接觸。芯片引腳內(nèi)部都有方向二極管保護。如圖1所示：設(shè)計中使用3片CD4051作為模擬開關(guān)，分別鏈接到待測芯片的24個引腳上，通過片選信號選擇其中一篇CD4051芯片，再通過控制信號選擇8路開關(guān)中的一路導通，當CD4051選通后，芯片引腳就加上負電壓，D1導通，電流經(jīng)過GND—>D1-->芯片引腳內(nèi)部電阻-->CD4051（工作時相當于120歐姆的電阻）-->R51-->R52-->-12V電源，形成電流回路。從分壓電阻R52上取出電壓與基準電壓（由R60產(chǎn)生，約-1.6V）相比較（比較器LM311），得出OUT信號，單片機檢測OUT信號，當芯片引腳接觸良好時引腳電壓約-1.44V，未插入芯片是測該點電壓為-1.8V，這樣OUT若是高電平則芯片接觸良好，如果是低電平則引腳接觸不良活著引腳損壞，這樣我們就能判斷芯片引腳是否已經(jīng)接觸好。

2.4 信號測試電路

2.4.1 測試信號的輸出

系統(tǒng)所測試的芯片最多時有24個引腳，這24位的測試信號還要同時輸出到待測芯片，復用單片機的I/O口，用3片74LS573，復用單片機的P0口，每1片573的8位輸入腳都鏈接到單片機的P0口，3片573的輸出腳分別鏈接到待測芯片的引腳，每次選擇1片573，鎖入單片機P0口的8位數(shù)據(jù)，待24位數(shù)據(jù)全部送入573后同時給3片573送入使能信號，這樣我們就實現(xiàn)了同時輸出24位測試信號的目的。

2.4.2 測試信號的接收

待測芯片的輸出信號同樣也是24位，同樣要復用單片機的一個I/O端口，上面的測試信號輸出完畢后，單片機的P0口就處于空閑狀態(tài)，在此為了不浪費單片機的端口，從待測芯片送回的信號仍然經(jīng)P0口送入單片機，但芯片引腳為24位而P0口只有8位，仍使用 3片74LS245，分3次將測試信號送入單片機。

2.5 鍵盤及顯示電路

LG7290能夠直接驅(qū)動8 位共陰式數(shù)碼管（或64 只獨立的LED），同時還可以掃描管理多達64 只按鍵作為鍵盤電路。選用C系列OCMJ4X8C（128X64）中文模塊作為顯示電路模塊。

3 實驗結(jié)果與分析

試驗結(jié)果表明，硬件系統(tǒng)運行正常，與需檢芯片連接無誤。芯片檢測結(jié)果正確率達到100%。

4 小結(jié)

本文通過采用一種以單片機AT89S52為核心的智能測試技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字集成電路的測試平臺，為離線完成24腳以下TTL74/54系列芯片的測試提供了科學的硬件基礎(chǔ)。通過對大量TTL、CMOS集成電路的統(tǒng)計和分析，利用功能驗證測試算法建立了測試數(shù)據(jù)庫，通過編制測試程序，最終以高精度、快速度和準確率高的測試結(jié)果實現(xiàn)離線測試24腳以下TTL74系列芯片的目的。

總之這一系統(tǒng)使數(shù)字集成電路的測試向?qū)ｉT化發(fā)展，克服了一些大型測試儀利用率不高，使用不方便等不足，可以說為測試系統(tǒng)的發(fā)展開辟了一條道路。

參考文獻

[1]嚴之琦.數(shù)字電路故障檢測與診斷的策略探討[J].赤峰學院學報（科學教育版），2011（03）：90-91

[2]王艷芳，張穎.數(shù)字電路芯片檢測系統(tǒng)的研制與應用[J].實驗室科學，2015（01）：43-46

[3]張玲，李同瀚.小型數(shù)字集成電路測試儀的設(shè)計和實現(xiàn)[J].湖北理工學院學報， 2015（01）：43-46

作者單位

安徽建筑大學城市建設(shè)學院 安徽省合肥市 230000