基于单片机的集成芯片测试仪设计

刘隽晖，贾静，张健，赵艳丽

（营口理工学院电气工程学院，辽宁营口，115014）

0 引言

在高校教学实验环节中，会大量用到集成芯片。在实验教学中，经常会有数字逻辑芯片由于各种原因已经损坏，但是使用者不知情的情况，在排除其他原因后，才可能会想到检测芯片的好坏。这样会耽误实验进程，影响实验效果。市场上已有检测集成芯片的工程应用型测试仪，但是由于其价格昂贵，而且测试芯片不全，并不适合在高校教学应用。为了降低成本，贴合高校实验教学需求，设计了一种以AT89S52单片机的集成芯片测试仪。由于不同芯片的测试仪只是测试程序不同，所以本文以74系列芯片为例，设计了针对74系列芯片的测试仪。

1 系统总体方案

根据74系列芯片测试仪要完成的任务和技术指标的要求，构建系统总体方案框图如图1所示。测试仪的硬件部分主要工作为搭建测试平台，选择单片机为电路核心，通过可编程I/O接口与20管脚集成芯片插座相连。74系列芯片有14个管脚，20管脚集成芯片插座选择14个脚与单片机连接，其中接地端、电源端位置固定。对于测试结果，利用LED数码管显示芯片好坏和型号[1]。

图1 系统总体方案框图

2 硬件设计

根据测试系统的总体方案，系统的硬件由单片机最小系统电路、电源电路、测试芯片插座电路、数码管显示电路组成。测试结果数据进行分析处理之后通过LED数码管显示芯片好坏和芯片型号。其中LED数码管第一位为标志位，显示芯片好坏，如果数码管第一位显示7则为完好的芯片，若第一位显示一半竖杠则为坏芯片，若数码管显示异常则为数据库中不存在的芯片。利用开发板，在PC机上对新增IC进行编程，并将数据存入程序库中，烧入单片机芯片中[2]。根据测试的需要可以改变测试数据库，以便满足不同芯片的检测需求，能够扩大测试范围。测试仪电路系统原理图如图2所示。

图2 测试仪控制电路系统原理图

单片机最小系统设计采用内部时钟方式，对外接电容C1、C2虽没有严格的要求，但电容容量的大小会影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性，如果使用石英晶体，推荐电容30pf+10pf，而陶瓷谐振器推荐电容40pf+10pf。设计采用12MHz晶振和30pf的C1、C2电容，在AT89S52引脚XTALl和XTAL2外接晶体和电容后，与其内部高增益反相放大器一起构成了自激振荡器，在AT89S52内部产生了时钟[3]。

测试电路可以测试74系列基本芯片，测试数据库主要收录了74系列基本芯片，设定芯片的右上脚接电源(Vcc)，左下脚接地(GND)。在插入被测芯片时，芯片的地端管脚插入插座的地端，芯片的电源管脚插入插座的电源，其余管脚依次对应插入。

显示器是一个典型的输出设备，而且应用较广泛。显示器的差别在于结构类型不同[4]。最简单、直观的显示器可以使用LED发光二极管，CRT监视器或者LCD液晶屏结构较为复杂。根据实际情况，由于只需显示芯片型号，因此选用LED数码管，通过单片机编程实现显示。

电源电路是由一个整流桥集成电路、2个0.1μf无极性电容、2个470μf电解电容和7805三端稳压集成电路组成。+5V自制直流稳压电源，将220V市电通过降压变压器变换成12V交流电进入全波整流电路变成脉动的直流电压，经过C4，C6电容滤波，得到平滑的直流电压Vin，再经过三端稳压7805集成电路变成+5V稳压直流电源，通过C5，C7滤波电容，防止干扰，其中D1为电源指示灯。

3 软件设计

本次设计利用Keil、EDA、Proteus完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。其中硬件设计环境是通过Proteus设计电路并将其仿真，以检验电路功能，功能基本实现后再在EDA平台下画出硬件总电路原理图，并适当调整一些器件，使测试仪更加实用、可靠。软件设计的环境是Keil，用C语言编程。图3是软件程序流程图。首先单片机会根据引脚数量检测芯片型号，然后根据与数据库中真值表对比，检测芯片好坏。最终显示结果。

图3 软件程序流程图

4 测试与验证

以AT89S52单片机为核心，控制整个测试过程。当单片机按键复位后，系统开始初始化，然后进入程序。由键盘选择要测试芯片型号，单片机发送测试信号，通过和测试数据库中的真值表对照，判断芯片是否损坏并显示测试结果。根据原理图焊接电路板，利用开发板往AT89S52中烧写程序，经过调试，使系统可以正常工作。对74系列芯片进行测试，能够正确显示预期结果，达到预期目标。

5 结束语

本文设计了基于单片机的集成芯片测试仪，该测试仪体积小、携带方便、造价低廉，能够解决实验前逻辑芯片的完好性测试工作，为高校师生电路技术的教学与学习提供便利。