集成芯片测试仪

集成电路芯片测试仪

杨磊，王小龙，张乐

（渭南师范学院物理与电子工程系 07级电信二班）

摘要：采用基于AT89S52单片机控制的集成电路芯片测试仪的设计方案，主要由检测电路、控制电路、4*4矩阵键盘和LCD12864点阵液晶显示模块等组成。通过键盘输入型号,单片机AT89S51便可以对74系列的多种芯片（00/02/04/08/11/20/21/27/86/245/373）进行逻辑功能测试，

关键词：单片机，集成芯片

引言：目前各大芯片的生产厂商一般都拥有自己的芯片测试系统，一般都在芯片出厂前检测出芯片的基本性能参数。但是作为一般企业运用集成电路芯片进行设计电路或高校实验室用芯片，并不关心集成芯片内部的构造，最关心的就是所用芯片的逻辑是否正确和如何得知未知芯片的型号。而市场上工业运用的集成芯片检测不仅价格高，而且并不实用。所以如何设计一款简单实用，性价比高的集成电路芯片测试仪成为众多电子爱好者的新课题。

1系统框架

1.1功能概述

通过键盘输入被检测芯片的型号，例如被检测芯片为74LS04，输入04即可，然后按下确定键，系统便可检测出该芯片，通过显示模块显示芯片的型号、名称、逻辑表达式、芯片是否能够正常工作。或者直接按下自动检测键，也可达到同样的效果。

1.2框图

硬件框图如图1所示，被检测芯片放入芯片擦槽，从键盘向单片机输入信号，LCD12864显示检测结果。

图1 硬件框图

2概述硬件电路

包括单片机模块、键盘输入模块、芯片检测模块,显示模块,单片机模块主要用来处理芯片检测模块采集来的数据，通过与真值表的比较判断处芯片的好坏与型号。键盘模块用于输入被测芯片的型号。芯片检测模块用于被测芯片接收和发送信号。显示模块用于显示被测芯片的好坏、逻辑符号、逻辑表达式和芯片型号。

2.1单片机最小系统

本系统采用AT89S52单片机作为核心控制器。最小系统如图 2所示。

图2 最小系统

2.2键盘输入模块

2.2.1采用4*4矩阵按键电路，此类键盘比独立式键盘少了一半的I/O接口线，而且键位越多，情况越明显。矩阵式键盘连接方法有多种，可直接连接于单片机的I/O接口线；可利用扩展的并行I/O接口连接；也可利用可编程的键盘、显示接口芯片（如8279）进行连接等等；显然直接连接于单片机的I/O接口线简单，所以我们采用直接连接。

2.2.2检测键盘上有无键按下有三种方式：查询工作方式，定时扫描方式和中断方式。

我们采用查询工作方式，这种方式是直接在主程序中插入键盘扫描子程序，主程序每执行一次则键盘检测子程序被执行一次，对键盘进行检测一次。如没有按键按下，则跳过键识别，直接执行主程序；如果有键按下，则通过键盘扫描子程序识别按键，得到按键的编码值，然后根据编码值进行相应的处理，处理完成在回到主程序执行。

2.2.3键盘抖动分析和解决

当用手按下一个键时，按键并不会立刻稳定地接通，在释放一个键时，也不会立刻断开。因而在闭合和断开的瞬间都会伴随着一连串的抖动。抖动的持续时间随键盘材料和操作员而异，不过通常总是不5-10ms。这种抖动对于单片机来说是完全可以感觉到的，所以必须消除抖动。通常有两种方法可以消除抖动，一种是硬件方法，需要硬件电路，另一种是软件方法，用软件方法可以很容易地解决抖动问题，只需通过延迟10ms 来等待抖动消失这之后，在读入键盘码。所以，我们采用软件消抖法。矩阵键盘电路如图3所示：

图3 键盘模块

2.3检测电路模块：

单片机 AT89S52 的P1 口、P2 口、P0.0,P0.1共18 条通用I/O 线和检测插座构成了检测电路，测试芯片从14 到16 管脚或20管脚时，电源地的转换因为测试芯片管脚从14 位到16 位和20 位不定，所以，存在电源地转换的问题。本设计中用CD4066BE模拟开关来转换电源地。CD4066BE的管脚图4所示：

图4 CD4066BE管脚排列

功能如下表所示：

单片机P3.0-P3.3分别于CONTROL A,CONTROL B,CONTROL C,CONTROL D 信号线连接，控制CD4066BE工作，P2.6 管脚电平的高低来控制插槽第27脚接地与否，用P2.7 管脚电平的高低来控制插槽第28脚接地与否，插槽第30脚直接接地，最后一位管脚一直保持+5V 作为供芯片正常工作的电压。检测模块电路如图5所示：

图5 检测模块

2.4显示模块

带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示4行8列16×16点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

本设计将该液晶设置为串口直接访问方式，用P2.4-P2.6 分别控制液晶的并行的指令/数据选择信号、串行数据口，串行同步时钟信号。如图6所示：

图6 LCD12864液晶显示模块

3系统软件设计

软件实现方法及流程图

在单片机环境下，采用 C 语言编程。它控制整个系统协调稳定的工作；系统主要通过调用具体的子程序来实现，分别有：检测处理子程序、键盘输入子程序、液晶显示子程序等。主程序流程如图7所示：

图7 软件流程图

4系统测试

4.1 测试74LS04

系统设计完成后，将74LS04芯片放入测试插槽中进行测试，测试结果如图8所示：

图8 74LS04检测结果

4.2测试74LS08

将74LS08芯片放入测试插槽中进行测试，测试结果如图9所示：