單片機教學系統驅動芯片測試裝置的設計

高原，陳雅妮

（1.曲阜師范大學實驗教學中心，山東日照，276826；2.山東信息職業技術學院，山東濰坊， 261000）

單片機教學系統驅動芯片測試裝置的設計

高原1，陳雅妮2

（1.曲阜師范大學實驗教學中心，山東日照，276826；2.山東信息職業技術學院，山東濰坊， 261000）

針對DTHS-A單片機實驗平臺的日常維護需要設計了該測試裝置，該裝置能夠快速的檢測實驗電路中驅動芯片是否正常，與傳統方法相比，節約了維護的時間，提高了檢測效率。該裝置以STC15F2K61S2為控制核心，通過按鍵與撥碼開關來選擇對應芯片，通過液晶顯示與LED指示芯片是否正常，同時具有過流保護功能。

STC15F2K61S2 ; 芯片檢測

0 引言

DTHS-A單片機實驗教學平臺在維護的過程中需要經常檢測各數字驅動模塊的工作狀態，傳統的方法只能是通過對應實驗連線并下載程序觀察實驗現象是否正常，該測試方法存在著工作量大、故障定位不準確的缺點。通過該裝置能夠實現芯片的快速檢測，快速定位找出實驗臺故障點，保證實驗課程的正常開出。

1 系統組成及工作原理

DTHS-A教學互動系統是基于單片機與微機接口的通用型實驗平臺。該實驗臺核心控制區，主要由通用仿真器、在線控制器、總線及實驗模塊組成。其中每一個實驗模塊集成了多類型的數字驅動芯片，作用一是提高實驗臺驅動能力，二是實現特定實驗項目的具體功能，三是起到隔離作用，避免人為誤操作造成仿真器的損壞。該類芯片均采用DIP封裝形式，損壞后便于更換。

該測試裝置可以將待測芯片固定在其芯片底座上，通過撥碼開關及按鍵自動確定待測芯片型號，同時根據檢測芯片的邏輯功能，單片機能夠準確及時的判斷待測芯片的正常與否。

圖1 原理框圖

如果損壞芯片電源端短路，則該裝置自動斷電保護。系統的原理框圖如圖1所示，系統主要由STC15F2K61S2,LCD1602,等器件構成，供電采用USB接口供電。

2 系統硬件設計

2.1 芯片測試電路

DTHS-A實驗臺中驅動芯片的引腳數目分20、16、14、8，且電源端+5V和GND分別位于芯片的左上腳和右下腳，故可以將相同引腳的芯片固定在同一個對應的底座上。20引腳的底座可接插HD74LS240P、HD74LS244、SN74LS245N芯片，16引腳底座可以接插SN74LS138、SN74LS161芯片，14引腳可以接插HD74LS04、SN74LS00芯片，8引腳可接插SN75452驅動芯片。考慮有些芯片損壞后電源短路，故需要設計過流保護電路，具體電路如圖2所示，當撥碼開關選擇好對應芯片后按下按鍵開關后，待測芯片通電，發光二極管亮起。若芯片存在短路情況，場效應管2N7000（Q2）截止，BSS84（Q1）截止，電源斷電，發光二極管滅，指示電路斷電。

圖2 測試電路

2.2 控制電路

每個數字芯片除去電源引腳可以分為輸入引腳和輸出引腳。輸入引腳通過單片機提供對應的邏輯電平，單片機引腳設置成準雙向口模式，輸出引腳通過上拉后送入單片機，單片機引腳設置為僅輸入模式。液晶屏選擇LCD1602，其具有控制簡單，信息量大的優點，用來顯示具體芯片的型號和器件的好壞。撥碼開關K1為通道選擇，00指示待測芯片引腳數為20，01指示待測芯片引腳數為16，10指示待測芯片引腳數為14，11指示待測芯片引腳數為8。撥碼開關K2控制相同引腳數的芯片具體選擇，具體撥碼開關位置對應的芯片如下表1所示。

表1 芯片對應表

控制部分電路圖如圖3所示，單片機通過USB管理芯片CH340與上位機通信，上位機可對單片機完成程序燒錄，同時為整個裝置提供電源。單片機根據程序在相應的I/O口輸出對應的高低電平，并讀回被測芯片的輸出管腳的電平，與預存在單片機中的相應真值表數據進行對比，得到判斷結論，并通過發光二極管D9、D10指示芯片是否正常。

圖3 控制電路

3 軟件設計

程序設計中單片機根據檢測芯片的不同對應給出輸入引腳邏輯電平，然后讀取輸出引腳電平狀態，讓其與預期電平比較，如果多次測試均正確則判定該芯片正常，對應綠燈指示燈亮起同時液晶顯示提示正常，如果不正確則對應紅燈亮起同時液晶顯示芯片故障。具體程序流程如圖4所示。

4 結束語

文章設計的測試裝置專門為DTHS-A單片機實驗臺日常測試需要而設計，該裝置具有良好的人機交互界面，使用方便，能夠快速定位儀器故障位置，滿足日常使用維護過程中的工作需要，節省了維護時間，提高工作效率，對實驗準備及學生實驗提供便利。

圖4 流程圖

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Design of test device for driving chip of single-chip teaching system

Gao Yuan1, Chen Yani2
（1.Experiment Teaching Center , Qufu Normal University, Rizhao Shandong,276826; 2.Shandong College of Information Technology, Weifang Shandong, 261000）

The daily maintenance of DTHS-A MCU experimental platform requires a test device design, the device can detect the experimental circuit of the rapid drive chip is normal, compared with traditional methods, saving the maintenance time, improve the detection efficiency. The device uses STC15F2K61S2 as the control core, selects the corresponding chip through the button and the dial switch, through the LCD display and the LED indicating whether the chip is normaland has the over-current protection function

STC15F2K61S2 ;Chip inspection