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一種實用的集成芯片測試儀的設(shè)計

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作者:中國礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 劉慶江 張曉光 時間:2006-09-07 來源:中電網(wǎng) 收藏
在高校的教學(xué)實驗環(huán)節(jié)中,需要大量地使用一些基本系列的集成芯片。目前,市場上存在一種可以對TTL、CMOS數(shù)字芯片進(jìn)行檢測的工程應(yīng)用型儀,但是考慮到其價格較貴,較難滿足學(xué)生人手一臺;另外,該儀器是面向工程單位的,不能實驗室中很多數(shù)字芯片。因此,從節(jié)約經(jīng)費(fèi)、提高利用率的角度出發(fā),我們采用AT89C52單片機(jī)設(shè)計了集成芯片測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對高校實驗室中常用的TTL、CMOS系列芯片及一些常用按鍵開關(guān)的功能檢測,同時通過RS232串行口與PC機(jī)相連,可以在PC機(jī)上直接對測試系統(tǒng)進(jìn)行操作。 

1 系統(tǒng)組成框圖 

由圖1可知,該測試儀的硬件電路由AT89C52單片機(jī),并行擴(kuò)展接口8155,顯示驅(qū)動,鍵盤輸入,看門狗和復(fù)位電路以及串行接口電路組成。

系統(tǒng)組成框圖
 

按照芯片測試插座旁邊的指向,插入待測的數(shù)字芯片或按鍵;通過鍵盤輸入指令或數(shù)字,單片機(jī)經(jīng)過鍵盤掃描從8155讀回鍵值,根據(jù)鍵值執(zhí)行相應(yīng)的子程序。假設(shè)輸入測試命令鍵,單片機(jī)將調(diào)用測試子程序,并將測試結(jié)果送到顯示器上顯示(“good”or“bad”);假設(shè)輸入數(shù)字鍵,單片機(jī)會自動將輸入的數(shù)字顯示到顯示器上;假設(shè)輸入其它命令鍵,單片機(jī)將調(diào)用相應(yīng)的功能子程序,執(zhí)行相應(yīng)的命令。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 單片機(jī)

單片機(jī)采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52單片機(jī)。該芯片不僅具有MCS-51系列單片機(jī)的所有特性,而且片內(nèi)集有8K字節(jié)的電擦除閃速存儲器(Flash ROM),價格低。由于使用片內(nèi)程序存儲器,所以,EA/VP接高電平;AT89C52的最大工作頻率為24MHz,系統(tǒng)利用單片機(jī)的內(nèi)部振蕩器加石英晶體構(gòu)成時鐘源,為了工作可靠,晶體振蕩頻率選為12MHz。

2.2 8155接口芯片

由于AT89C52片內(nèi)的輸入輸出口有限,需要外加專用的外圍接口芯片。INTEL 8155H既有RAM又有I/O口,并且可直接與MCS/51系列單片機(jī)相連接,不需要增加任何硬件邏輯。因此,本設(shè)計中,用8155的I/O口作鍵盤顯示器的并行接口電路,以便AT89C52中的P1口、P2口用作被測芯片接口。

2.3 通信接口

采用MAXIM公司的串行接口芯片MAX487將PC機(jī)和測試儀器連接起來。測試儀接收PC機(jī)的信號,執(zhí)行相應(yīng)的操作后再將處理結(jié)果上傳到PC機(jī),以便在PC機(jī)上直接對測試系統(tǒng)進(jìn)行操作(見圖2)。

                   通信接口
 

2.4 測試芯片接口

根據(jù)AT89C52中的P1口與P2口的特點(diǎn),本設(shè)計采用AT89C52的P1口和P2口作為測試芯片的接口,其中,P1口中的P1.7用于控制14/16管腳的電源地的轉(zhuǎn)換,P2口中的P2.7作為高8位地址控制信號。接口電路如圖2所示。

(1)單片機(jī)與測試芯片之間加電阻

需要注意的是,在單片機(jī)與測試芯片之間需串接470Ω(或510Ω)和電阻。首先,串接電阻的目的是對AT89C52起限流保護(hù)的作用,假設(shè),P1.0輸出高電平,此時,測試芯片又為非門,那么,將引起灌電流現(xiàn)象,致使P1.0口線上的電流非常大,對AT89C52有害。其次可以保證邏輯電平的正確,在連接線上串接幾百歐的電阻而不接幾千歐的電阻原因在于:假設(shè)讓p1.0的邏輯低電平,這樣,基極將是高電平,又有,p1口上的上拉電阻為3K左右,如果連接線上的電阻也取3K,那么,將使p1.0輸出邏輯高電平,此時邏輯電平是錯誤的;如果連接的電阻為470Ω左右,p1.0口仍然能夠正確地輸出邏輯低電平,這樣就保證了邏輯電平的正確性。

(2)測試芯片從14到16管腳時電源地的轉(zhuǎn)換

因為測試芯片管腳從14位到16位不定,所以,存在電源地轉(zhuǎn)換的問題。本設(shè)計中p1.6管腳是被轉(zhuǎn)換 的對象,用p1.7管腳電平的高低來控制p1.6接地與否,這個電路是利用晶體三極管來實現(xiàn)的。當(dāng)SETB P1.7時,P1.6接地,此時能測14管腳的芯片;當(dāng)CLR P1.7時,P1.6是正常的測試位,此時能測試16管腳的芯片。所以,只要在生個芯片測試子程序中將P1.7作相應(yīng)的設(shè)置即可。

2.5 鍵盤顯示電路

本設(shè)計是采用8155并行擴(kuò)展口構(gòu)成的鍵盤、顯示電路。LED8位8段顯示器共陰極,8155 PB口提供段選碼,PA提供位選碼。鍵盤為3



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