毕业设计57单片机控制的数字IC故障测试系统
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电气电子毕业设计论文
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毕业设计57单片机控制的数字IC故障测试系统,电气电子毕业设计论文
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1 1 绪论 电子计算机的产生，发展和应用是二十世纪科学技术史上最伟大的成就之一。微型计算机作为计算机发展史的一大劲旅，它的应用逐步渗透生产实践的各个领域，目前许多厂家的测试过程中引入了微型计算机，显示了很大的优越性和强大的生命力。 随着半导体技术的发展，集成电路的品种日益繁杂逻辑功能十分复杂，而故障诊断必不可少，故障检测需要测试设备和测试数据，必要时还需要特殊的测试环境，如温度，湿度等。工艺缺陷既可能使电路功能不正确，也可能仅使得电路的性能下降。集成电路的测试是一件经常性的工作，在一批电路里，电路好坏是看不出 来的。如用简单办法，给电路加电源用万用表测，则是一件非常麻烦的事，要按照真值表一拍拍地测，是一件困难的事，所以采用简单的测试方法和仪器已经远不能满足生产的需要。生产厂家必须掌握精确可靠而迅速的测试的方法才能确保其产品的质量，确保产品在市场经济中的竞争力。国外的计算机公司承认，他们百分之四十的花费用于测试中。 所以 测试系统就显得越来越重要。在网络化 IC 可靠性试验及测试系统项目中，需要检验某些具有宽电平范围的军用数字 IC 芯片，而市场上常见的中小型测试系统可测电平范围达不到要求，而大型测试系统价格昂贵。 本文介 绍了为此项目研制 了 一种数字 IC测试系统， 它可以测试 TTL74系列的数字集成电路，采用了硬件优化的设计方法，系统工作在最小状态。它主要由 AT89C51、显示电路、键盘电路、测试插座等电路组成的。 对数字集成电路芯片进行测试的基本方法是从输入端加上所需的激励信号，检测其相应的输出响应与预期的正确结果进行比较，由此来判断其是否存在故障。因此判断一个集成电路芯片是否存在故障，该芯片被检测出来的功能是否同设计规范一致来判断； 能够准确、迅速测 量 TTL74/54 系列 20脚以下的 数字集成电路的好坏， 自动识别不知名的集成块并 显示其型号 ； 体积小，重量轻，携带使用方便，显示 清晰 ，面板上有电源开关、一个脚测试座、四个操作按钮外观简捷美观。非常适合科研、生产、维修及广大电子技术爱好者使用。 经过硬件与软件的设计，再通过调试，完成了本产品的设计。通过实际的应用，证明该系统达到了一定的技术要求和测试精度，性价比高、使用方便、结构简单、成本低，寿命长，有一定的市场价值。 nts2 2 系统组成及工作原理 系统结构图如图 2-1所示 ,整个测试系统主要由 AT89C51 单片机与 LCM0825液晶显示电路、键盘电路、测试插座接口电路、 RS232电路等外围电路组成。 1.AT89C51单片机。它是整个系统的控制核心，它的 P0、 P1、 P2口作为测插座管脚 I/O; 2.LCM0825液晶显示电路。 LCM0825液晶显示电路为 8位 8段液晶显示模块， 3-4线串行接口，可与任何单片机、接口芯片相接，低功耗特性，视角对比度可调，显示清晰，稳定可靠，编程简单，主要作用是：显示被测芯片的型号。 3.键盘电路。键盘采用的是 4 4未编码键，它主要为了控制系统的工作状态以及向系统输入数据，它的作用：输入芯片型号 4.测试插座接口电路。它的功能是给测试芯片提供测试接口，给 测试芯片上电。 5.RS232电路。 RS232 电路它是测试仪器与计算机连接的桥梁，并互相通信交换数据。 图 2-1 系统结构图 本系统主要用于对 TTL74/54 系列数字集成电路芯片的功能性故障检测，但也可以测试其他类型的芯片。 对数字集成电路芯片进行测试的基本方法是从输入端加上所需的激励信号，检测其相应的输出响应与预期的结果进行比较，由此来判断其是否存在故障。 在进行测试时，先将测试芯片插好并通过键盘输入被测芯片型号，然后启动测试运行 键。由监控测试程序分时分组送出芯片的测试集，并对测试结果数据进行分析处理之后通过 LED显示出来。若存有故PC AD0-AD7 8155 PB AEL PA LCM0825 键盘 上位机 RS232 P1 P0 P2 ALE 89C51 RXD TXD 74HC573 74HC573 测试插座 nts3 障的芯片，则对故障进行定位，且送到显示测试结果电路，等待用户按键响应后，再继续进行测试，直到全部测试完毕为止。 根据原理图附录 C所示。 AT89C51为控制核心，它有四个并行端口，分别为 P0、 P1、 P2和 P3。 P0口接扩展并行 I/O接口芯片 8155， 8155有三个通用并行 I/O接口 PA、 PB、 PC。其中 PA 口接 4 4键盘的行线， PA 口设置为输出口， PB 口接 4 4键盘的列线， PB口设置为输入口， PC口接 LCM0825液晶显示电路。 P0、 P1、 P2 接测试插座电路。测试插座由 74HC573 锁存器、驱动模块 DS75451、继电器控制电路、 20 脚的插座组成的。 AT89C51单片机的 P3.5接测试开关，当开关闭合时，黄色的 LED发黄光，表明系统进入测试状态。P3.4接显示测试结果电路。当芯片是好的，红色 LED 发红光；反之，则绿色 LED 发绿光。 AT89C51单片机 18、 19脚接 12MHZ的晶振电路 ,9脚接复位电路， P3.7/RD 和 P3.6/WR分别接 8155的 RD和 WR， P2.4接 8155的 IO/M， P2.5接 8155的片选端 CE， ALE接 8155的 ALE脚和 74HC573的锁存允许输出 LE，高电平有效， P3.0/RXD和 P3.1/TXD 分别接 RS232电路的 DIN和 ROUT。 工作过程可做如下分析： 首先在键盘上输入要被测试的芯片型号，系统的扫描程序会在 LCM0825液晶显示屏上显示，以确定芯片输入是否正确。根据芯片的型号，从 AT89C51单片机的 EPROM中调用此芯片真值表，或通过 RS232电路，在计算机上运行相配套的应用软件，调用芯片的真值表。由于不同品种即相同品种不同型号的芯片，它们的电源脚、地脚、 I/O线的顺序都不同，所以 P0 口、 P1口、 P2口不能直接接到测试插座上，通过 74HC573锁存器把锁存的测试芯片电源、地、 I/O 的位信号输入给 DS75451来控制继电器，实现测试插座引脚的自动匹配。 系统一切就绪后，马上插入测试芯片，按下测试键对芯片进行测试，接在 P3.5 的黄色发光二级管发亮，以表示系统进入了测试状态，系统通过 AT89C51 的 I/O口送输入信号给测试芯片，再读出输出信号跟芯片真值表进行多次节拍的比较，才能确定芯片的好坏，如果有一个节拍不对，则此芯片是坏的，接在 P3.4的红色发光二级管发亮 。如果绿色的发光二级管点亮，表明此芯片是好的。 nts4 3 AT89C51 单片机简述 AT89C51是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS 8位微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8位 CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL的 AT89C51 是一种高效微控制器 ，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 。 主要特性 与 MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命： 1000写 /擦循环 数据保留时间： 10年 全静态工作： 0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部 RAM 32可编程 I/O线 两个 16 位定时器 /计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电 模式 片内振荡器和时钟电路 图 3-1 AT89C51 单片机引脚图 管脚说明 制造工艺为 HMOS的系列单片机大都采用 40 条引脚的双列直插式封装（ DIP），引脚排列如图 3-1所示， 40脚引脚按功能可分为三部分。 (一 ) 电源及时钟引脚 此部分引脚包括电源引脚 VCC、 VSS及时钟引脚 XTAL1、 XTAL2。 电源引脚接入单片机的工作电源。 VCC（ 40 脚）：接 +5V电源。 VSS（ 20 脚）：接地。 时钟引脚（ 18、 19脚）：外接晶体时与片内的反相器放大器构成一个振荡器，它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。 XTAL1：在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，该放大器构成了片内的振荡器，可提供单P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 . 3 /IN T 113P 3 . 1 /T X D11P 3 . 2 /IN T 012P 3 . 4 /T 014P 3 . 5 /T 115P 3 . 6 /W R16P 3 . 7 /R D17X T A L 218X T A L 119P 2 . 0 /A 821P 2 . 1 /A 922P 2 . 2 /A 1 023P 2 . 3 /A 1 124P 2 . 4 /A 1 225P 2 . 5 /A 1 326P 2 . 6 /A 1 427P 2 . 7 /A 1 528P S E N29A L E / P R O G30P 0 . 7 /A D 732P 0 . 6 /A D 633P 0 . 5 /A D 534P 0 . 4 /A D 435P 0 . 3 /A D 336P 0 . 2 /A D 237P 0 . 1 /A D 138P 0 . 0 /A D 039E A /V P P31R E S E T9P 3 . 0 /R X D10nts5 片机的时钟控制信号。该引脚也可接外部晶体振荡器的一个引脚，如果采用外部振荡器时，对 HMOS单片机，引脚接地；而对 CHMOS 单片机，此引脚作为驱动。 XTAL2：在单片机内部，接至振荡器的反相输出端。当采用外部振荡器时，对 HMOS该引脚接收振荡器的信号，即 把该信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对 CHMOS工艺的，引脚悬浮。 (二 ) 控制引脚 包括 RESET、 ALE/PROG、 PSEN、 EA/VPP，这类引脚提供信号，有些具有复用的功能。 （ 1） RST/VPD：当振荡器运行时，在此引脚加上两个机器周期的高电平使单片机复位。复位后应使此引脚电平保持在不高于 0.5V的电平，以保证单片机正常工作。掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保持内部 RAM中的数据不丢失。当 VCC下降到低于规定值，而 VPD在其规定的电压内时， VPD就向内部 RAM提供备用电源。 （ 2） ALE/PROG：当单片机访问外部存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲的下降沿用于锁存16位地址的低 8位。即使不访问外部存储器， ALE端有周期性正脉冲输出，基频率为振荡器频率的确1/6。但是，每当访问外部数据存储器时，在两个机器周期中 ALE只出现一次，艰险丢失一个 ALE脉冲。ALE端驱动 8个 LSTTL负载。对于片内具有 EPROM型的单片机，在 EPROM编程期间，引脚用于输入编程脉冲 PROG。 （ 3） PESN：引输出为单片内访问外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令期间，每个机器周期均 PSEN 两次有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的 PSEN信号将不会出现。 PSEN同样可以驱动 8个 LSTTL负载。 （ 4） EA/VPP：当 EA端保持高电平时，单片机访问内部程序存储器，但在 PC（程序计数器）值超过 0FFFFH时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。 当 EA端保持低电平时，则只访问外部程序存储器，而不管它是否有内部程序存储器。但对 8031来说，因为其无内部程序存储器，所以该引脚必须接地，只能选择外部程序存储器。 对于片内有 EPROM型的单片机 8751,在 EPROM编程期间 ,此引脚用于施加编程电源 Vpp. （三） 输入 /输出引脚 输入 /输出（ I/O）口引脚包括 P0 口、 P1口、 P2 口、 P3口。 P0（ P0.0P0.7）是一个位三态双向 I/O口 ,在不访问外部存储器时 ,作通用 I/O口使用 ,用于传送CPU的输入 /输出数据 ,当访问外部存储器时 ,此口地址线低 8位及数据总线分时复用口 . P1(P1.0P1.7)是一个位准双向 I/O口 ,带有内部上拉电阻 . P2(P2.0P2.7)是一个 8位准双向 I/O口 ,与地址线高 8位复用 . P3(P3.0P3.7)中一个 8位准双向 I/O口 ,带有 内部上接电阻 ,双功能复用口 ,它的第二功能控制口，如表 3.1. nts6 表 3.1 P3 口的第二功能对应表 P3 口的位 第二功能 功能注释 P3.0 RXD 串行数据接收口 P3.1 TXD 串行数据发送口 P3.2 INT0 外部中断 0 输入 P3.3 INT1 外部中断定输入 P3.4 T0 计数器 0 计数输入 P3.5 T1 计数器 1 计数输入 P3.6 WR 外部 RAM 写信号 P3.7 RD 外部 RAM 读信号 芯片擦除 整个 PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并 保持 ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写 “1”且在任何存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下， CPU停止工作。但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 4 系统硬件设计 系统结构图如图 2-1所示 ,整个测试系统主要由 AT89C51 单片机与 LCM0825液晶显示电 路、键盘电路、测试插座接口电路、 RS232电路等外围电路组成。 4.1 单片机的并行 I/O 扩展 AT89C51共有四个 8位 I/O口（即 P0、 P1、 P2、 P3），由于 P0、 P1、 P2 要接测试插座，没有足够的并行 I/O口去接键盘和显示电路了。所以用 8155作为并行扩展接键盘、显示电路的接口芯片。 8155主要由以下几部分组成的： (1)AD0 AD7：三态地址 /数据总线。单片机和 8155之间的地址、数据、命令、状态信息是通过这总线口传送。它与 MCS-51的地址 /数据总线相连，它的分时复用功能和 MCS-51的 P0口完全一致。 (2)三个通用并行 I/O 接口 PA、 PB、 PC。其中 PC口可编程为联络信号线引出端，可使 PA、 PB口以nts7 带联络线的信号转变方式工作。 (3)1个 14位的定时器 /计数器。它的二进制“减 1”计数器作为分频器，可提供各种脉冲及方波信号。 TI：定时器 /计数器的计数脉冲输入端。最高计数频率为 4MHZ。 T0：定时器 /计数器的输出端。此输出通过编程定时的方式可输出方波，又可输出脉冲。 CE：选片信号、低电平有效。 IO/M： I/O接口和存储器选择信号。为低电平时选中存储器，为高电平是选中 I/O接口。 RD：读控制端。在 CE 有效时， RD 为低电平， AD0 AD7的缓冲器能动作。如果 IO/M输入端为低电平， 8155中 RAM的内容读出到 AD 总线，否则被选中的 I/O接口内容读出到 AD总线。 WR：写控制端。在 CE 有效时， WR 为低电平，如果 IO/M输入端为低电平， AD总线上的数据写入到8155的 RAM，否则 AD 总线上的数据写入到被选中的 I/O接口。 ALE： ALE为地址锁存信号输入线。 图 4-1 8155 与 AT89C51 的接口逻辑 如图 4-1所示： AT89C51 单片机 P0 口接 8155的 AD0 AD7， ALE、 WR、 RD 接 8155的 ALE、 WR、 RD，p2.5连选片信号 CS， P2.4 连 IO/M，所以 8155的 RAM 的地址为 E700 E7FH;I/O 寄存器地址分别为 :命令字 /状态字寄存器地址为 E800H， PA口地址为 E801H， PB 口地址为 E802H， PC口地址为 E803H，定时器 /计数器低字节寄存器地址为 E804H，定时器 /计数器高字节寄存器地址为 E805H。 4.2 LCM0825 液晶显示电路设计 液晶显示是一种极低功耗的显示 器件。 LCD显示器件工作电流小、重量轻、功耗低、寿命长，字体清晰美观，在便携式仪表、低功耗应用的较高档仪器仪表中被广泛采用，在将来随着 LCD显示器件价格的下降，人们会越来越多地用 LCD取代 LED器件。 P0 P2.5 P2.4 ALE WR AT89C51 RD AD0-AD7 CE PA IO / M PB ALE PC WR RD 8155 nts8 液晶显示器从显示的形式上可分为段式、点阵字符式和点阵图形式。 段式 LCD显示器显示字型的笔画与 LED显示器相同，也有 a g七个段选位，另外小数点和其他一些符号，也可以作为一个电极出现。同样，它也有一个公共端 COM。其显示方式也有静态显示方式和动态显示方式。静态显示方式需加直流电，动态显示方式需加交流电。但由于 液晶分子在长时间的单向电流作用下容易发生电解，这将使 LCD的寿命减少，因此液晶的驱动很少采用需直流电的静态驱动方式，而是通常采用动态驱动方式。且因液晶在高频交流电作用下也不能很好地显示，故一般采取 125 150HZ的方波来驱动液晶。本文介绍是 LCM0825 8位 8段的数显液晶显示模块。 1. LCM0825 显示模块特征及功用 LCM8025为 8位 8段液晶显示模块， 3-4线串行接口，可与任何单片机、接口芯片相接，低功耗特性：显示状态 50Ua（典型值），省电模式 1Ua,工作电压 2.7 5.2V,视角对比度可调 ,显示清晰 ,稳定可靠 ,使用编程简单 . 其功用是用来被测显示芯片型号，以确定输入的芯片是否正确。 2. 引脚说明 如表 4.1 所示。它说明 LCM0825的引脚功能。 表 4.1 LCM0825 引脚说明 引脚 符号 说明 输入 /输出 1 /CS 模块片选 ,内部上拉 ,必须接 ! 输入 2 /RD 模块数据读出控制 ,内部上拉 输入 3 /WR 模块数据 /指令写入控制线 ,内部上拉 ,必须接 ! 输入 4 DATA 数据输入 /输出 ,内部上拉 ,必须接 ! 输入 /输出 5 GND 负电源 ,接地线 ,必须接 ! 6 VLCD LCD 屏工作电压调整 ,可调整视角对比度 ,必须接 输入 7 VDD 正电源 ,必须接 ! 输入 8 /INT WDT/定时器输出 ,集电极开路输出 ,不用可不接 输出 9 BZ 压电陶瓷蜂鸣片驱动 +极 输出 10 /BZ 压点陶瓷蜂鸣片驱动 -极 输出 3. LCM0825与单片机的接 口设计 LCM0825与单片机的接口设计图如图 4-2所示：用三线接口即可： CS、 WR、 DATA。 VDD 为 2.7-3.3V时 VLCD与 VDD短接 . 由于 LCM0825内部有上拉电阻 ,为保证低功耗 ,每次送数据之后 ,CS、 RD、 WR、 DATA必须接高电平或悬空。根据采用的 MCU不同，就采用不同方式接口，不必使用分压电阻。如果 MCU与 LCM0825工作电压相同，可直接相接。它也可以接 8155接口芯片。 nts9 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eA4D a t e : 4 - J u n - 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : F : c z m C Z M . D D B D r a w n B y :R2R1I / O 口INTM C UV C CS P E A K E R+5CS RD WRDATAINTVLCDBZBZ V C CL C M 0 8 2 5图 4-2 LCM0825 与单片机的接口设计图 4. LCM0825 读 /写格式及指令 读格式：只读显示 RAM 格式： 1 1 0 0 A4 A3 A2 A1 A0 共 9位 模式 RAM ADDR 读出： DATA： D0 D1 D2 D3 写命令： 格式 : 1 0 0 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 0 模式 命令代码 写数据： 1 0 1 0 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 D3 共 13位 模式 RAM ADDR DATA 8位显示字符 左起为第 1位，右止为第 8位 5. 模块使用注意事项 （ 1） 模块上电后 ,软件初始化模块 ,延时 200ms 以上再送命令 .第一写入模块专用初始化命令 100 0010 1001定义模块 .第二 100 0001 1000定义内部 RC 振荡方式或 100 0001 0100 定义外部晶体振荡方式 (模块必须焊 32768晶体 ) 第三 100 0000 0001开振荡器 .第四 100 0000 0011 开显示 .以上四步完成后在送其他命令或显示数据 .对显示的数据正确与否 ,可选用读 RAM方式进行校验 .为实现低功耗方式 ,每次读 /写命令或数据之后 ,应将 CS、 RD、 WR、 DATA置高位电平或悬空。 （ 2） LCM0825 显示 RAM对应 8位字符为左到右 ,RAM表数据位为 1则显示 ,为 0则灭 . （ 3） VLCD必须接 ! 当模块工作电压为 3.3V以下时 ,VLCD脚与 VDD直接相接 ,当模块工作电压 3.3V时 ,VLCD脚与 VDD间接一个电位 器 50K调节 ,参考值 :5V/36 （ 4） 模块掉电再上电时 ,则马上上电延时 ,对 /CS进行几个 10us以上的高电平脉冲 . nts10 4.3 键盘电路设计 在单片机应用系统中为了控制系统的工作状态以及向系统输入数据，应用系统应设置键盘或者按键，实现简单的人机会话。键盘是一组按键的集合，键通常是一种常开型按钮开关，平时键的两个触点处于断开（开路）状态，按下键时它们才闭合（短路）。从键盘的结构来分类键盘可以分为独立式和矩阵式两类，每一类按其识别方法又都可分为编码和未编码键盘两种。键盘上闭合键的识别有专用的硬件译码器实现并产生编 码或键值的称为编码键盘，靠软件识别的称为未编码键盘。 本系统采用的是 4*4键盘未编码键。键盘如图 2-4所示。图中键盘的行线与列线的交叉处不相连，而是通过一个按键来联通，列线通过电阻接 +5V。当键盘上没有键闭合时所有的行线和列线都断开，则列线都呈高电平。当键盘上某一个键盘闭合时，则该键所对应的行线和列线被短路。键盘的行线接 8155的 PA口， PA 口设置为输出口，键盘的列线接 8155的 PB口， PB 口设置为输入口。 键盘扫描过程： 根据如图 4-3可知： 8155的 PA口的地址 :E801H,PB口的地址 :E802H （ 1）首先使 PA=00H,在读出 PB口的数据是否有零信号 ,以确定是否有键闭合 .如有零信号，表明有键盘按下。如没有，则没有键盘按下。 （ 2）如有键盘按下，则调用消抖程序，消除键盘抖动。 （ 3）再使 PA=0F7H行扫描初值，然后进行一行一列的循环扫描。直到扫描完毕。 （ 4）扫描完毕后，从 8155的 RAM中读到单片机的 P0口，存入累加器。 nts11 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 4 - J u n - 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : F : P R O T E L 图 C Z M . D D B D r a w n B y :P C 31P C 42TI3R E S E T4P C 55TO6I O / M7CE8RD9WR10A L E11AD012AD113AD214AD315AD416AD517AD618AD719VSS20VCC40P C 239P C 138P C 037P B 736P B 635P B 534P B 433P B 332P B 231P B 130P B 029P A 728P A 627P A 526P A 425P A 324P A 223P A 122P A 021U4CSRDWRD A T AI N TV L C DVDDBZBZR45 0 KS?S W - P BS?S W - P BS?S W - P BS?S W - P BS?S W - P BS?S W - P BS?S W - P BS?S W - P BS?S W - P BS?S W - P BS?S W - P BS?S W - P BS?S W - P BS? S W - P BS?S W - P BS?S W - P BR?1 0 kR?1 0 kR?1 0 kR?1 0 k+5 +5 +5 +5+5液晶显示电路R E S E TP 2 . 4p 2 . 5P 3 . 7P 3 . 6A L EL C M 0 8 2 581554*4 键盘P0 口图 4-3 键盘电路与液晶显示电路图 键输入接口与软件应可靠而快速地实现键信息输入与执行键功能任务。无论是按键或键盘，大部分是利用机械触点的合、断作用。机械触 点由于弹性作用的影响，在闭合及断开瞬间均有抖动过程，从而使用的电压信号也出现抖动，如图 4-4所示 : 图 4-4 按键闭合及断开的电压波动 所示抖动时间的长短与开关的机械特征有关，一般为 510毫秒。 按键的稳定闭合时间，由操作人员的按键动作所确定，一般为十分之几秒。为了确保 CPU一次闭合，仅作一次键盘输入处理，必须消除抖动的影响。 nts12 消除抖动影响的措施通常可通过硬件和软件两种方法实现。软件消抖的方法是：如果按键较多，硬件消抖将无法胜任，常采用软件的方法进行消抖。在第一次检测到的键盘按下时，执行一段延时 20mS的子程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如果保持闭状态电平，则确认真正有键盘按下，从而消除了抖动的影响。 本文是采用了软件消抖的方法，消抖程序如下： KEYIN： MOV R7， #60；消除抖动 D1: MOV R6， #248 DJNZ R6， $ DJNZ R7， D1 它是利用循环执行指令的方法，而达到延时来消除键盘抖动。 4.4 测试插座接口电路设计 由图 4-5所示。测试插座接口电路由 74HC573锁存 器、驱动模块 DS75451、继电器控制电路、 20脚的插座组成的。 74HC573的 D0D5接到单片机的 P0口， Q0Q6接到驱动芯片 DS75451的输入端，为继电器提供信号，LE引脚接到单片机 ALE（地址锁存允许）。当单片机根据芯片的型号从 P0 口输出测试插座的接地和接电源位信号存入 74HC573，再从 ALE（地址锁存允许）输出一个信号把 74HC573中的信号输出给 DS75451来控制继电器，实现待测插座引脚的自动匹配。 在 TTL74系列中 ,有许多不同品种不同型号的数字芯片 ,如有通用电路、译码电路、数据选择 电路、触发器、计数器等芯片。而不同品种即相同品种不同型号的芯片，它们的电源脚、地脚、 I/O线的顺序都不同。由于这样，把测试插座与单片机的 CPU的 I/O 口连接固定起来，那它只能测试一部分电源、地、I/O线相同的芯片，而不能测试不同品种不同型号的芯片。 所以 P0 口、 P1口、 P2 口不能直接接到待测插座上。本文采用的插座接口电路 ,不同的芯片插到同一个插座上 ,电源线、地线和 I/O线不相同，所以我们必须进行芯片的电源引脚，地引脚和 I/O线的统计。再根据表 3-3对 74系列 235种数字 IC 芯片的统计，可以知道那些脚位接地、 接电源。 nts13 图 4-5 测试插座接口图 表 4.2 74 系列 235 种 IC 芯片引脚的统计表格 14 引脚 出现的 GNDVCC 的情况 芯片数目 对应于 20 插座的 GND/VCC 714 103 10/17 114 5 14/7 105 4 13/8 16 引脚 816 90 10/18 512 6 7/14 20 引脚 1020 27 10/20 从表 4.2可知如对以上 TTL 74系列芯片进行测试 ,对于 20脚位的测试插座的脚位连接可分为以下几种特殊情况： （ 1） 如图 4-6所示。 10、 18、 17脚的它们在 TTL74系列中， 10脚可以接地，也可以接 I/O线， 18、1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 - J u n - 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : J : c z m C Z M .D D B D r a w n B y :OE1D02D13D24D35D46D57D68D79G N D10V C C20Q019Q118Q217Q316Q415Q514Q613Q712LE11U6 7 4 H C 5 7 3D S 7 5 4 5 1D S 7 5 4 5 1D S 7 5 4 5 1D S 7 5 4 5 1D S 7 5 4 5 1k1K0D1D4DOD2D5R61 O KR71 O K+5R81 0 K+5+5K5R 1 11 0 Kk2k4R 1 21 0 K+5+5+5+5k3R91 0 KR 1 01 0 K+5+5D S 7 5 4 5 1D310 脚17 脚18 脚 8 脚13 脚+5+57 脚14 脚k4k3k0P 1 .1P 2 .0P 2 .1 P .0 7P 1 .4P 0 .6P 1 .5P 1 .0P 1 .2K3P 1 .4K4P 1 .6P 1 .7K1K2P 2 .2+5+ 1 2+ 1 2+ 1 2+ 1 2+ 1 2+ 1 2+51V C C20测试插座nts14 19脚可以接电源，也可以接 I/O线，它们可以归纳为：它们有两种状态。所以可以分别用一个单独的继电器来控制。使它们能够有两种工作状态的转换。这样可以根据芯片的不同，而转换状态。如图 4-6所示： K0、 K1、 K2不动作时，它们全部接 I/O口，动作时， 10 脚接地， 17、 18脚接 +5v电源。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 4 - J u n - 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : F : P R O T E L 图 C Z M . D D B D r a w n B y :K1D S 7 5 4 5 1D1+ 1 2K0K2R6R8Q1+5+5P1.11017等测试插座18D S 7 5 4 5 1D S 7 5 4 5 1K0K1R7+5+5K2P2.1P2.0Q0Q2D0D2+5图 4-6 17、 18、 10 脚待测电路图 （ 2）如图 4-7所示。 13/8脚，当 13为地时， 8脚一定接电源，要么全部接 I/0线，出现这两种情况，可用一个双刀的继电器来控制这两个引脚 ，来进行状态转换。如图 4-7所示：当 K4 不动作时， 8脚和 13 脚全部接 I/O口，作输入输出脚。当 K4 动作时， 8脚电源，那么 13脚一定接地。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 4 - J u n - 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : F : P R O T E L 图 C Z M . D D B D r a w n B y :D S 7 5 4 5 1K3K3R 1 0R9+ 1 2 +5 +5Q3K3P0.7P1.4D3+5等待测试插座813图 4-7 13 脚与 8 脚待测电路图 （ 3） 如图 4-8所示。 14脚和 7脚出现的情况有三种，一种是 14脚接地 7脚接电源，第二种是 14脚接电源 7脚接地，第三种情况是 14 脚和 7脚都接 I/O口，这样可用二个双刀的继电器的组合来控制。如图 3-9所示：当 K4 不 动作时， 7脚和 14 脚都接 I/O 口；当 K4 动作时， K5不动作时， 7脚接电源，14脚接地；当 K4 动作时， K5动作时， 7脚接地， 14 脚接电源。 nts15 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 4 - J u n - 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : F : P R O T E L 图 C Z M . D D B D r a w n B y :D S 7 5 4 5 1D S 7 5 4 5 1k4k5k4k5等待测试插座714R 1 2R 1 1+ 1 2+5 +5+5+5Q4Q5K4K5P0.6P1.5D4D5图 4-8 14 脚和 7 脚的待测电路 通过对测试插座的设计，它一共需要六个继电器来控制。测试插座与单片机的接口连接，请看图2-10 测试插座接口图。 （ 4）如图 4-9所示：它是用继电器开关转换功能来进行位的控制 ,单片机用了 P0口、 P1 口、 P2口来与测试插座连接， P0口用 74HC573锁存功能进行对电源地、 I/O、位信号的锁存，在通过驱动芯片 DS7545把位信号传输给继 电器来控制脚位自动分配。 注意：在测试时， 14脚芯片，它的 7脚对应等测试插座的 10脚， 14脚对应 17 脚，在插芯片，不是芯片的 1脚对应测试座的 1脚 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 4 - J u n -2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : F : P R O T E L 图 C Z M . D D B D ra w n B y :P 0 . 01P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5K4V C CP 2 . 2K2K1P 1 . 7P 1 . 6K4K3P 1 . 0K0P 1 . 4K3P 1 . 2测试插座图 4-9 测试插座接口图 nts16 4.5 显示测试结果电路设计 LED显示测试结果电路如图 4-10 所示：电路采用三个发光二极管和一个非门来显示系统测试的状态和结果 .当插好被测芯片了 ,首先在键盘上拨入被测试芯片的型号 ,并在液晶显示屏上显示 ,再 SI闭合时 ,D1黄色发光二级管点亮 ,则 P3.5脚出现高电平 ,系统进入测试状态 ,测试结果显示时， P3.4(T0)口为低电平 D3灭 ,D2亮 ,当 P3.4(T0)为高电平 D2灭 ,D3亮 . 设定 :1.黄灯亮表明在测试状态 2.绿灯亮 ,红灯灭，表明被测试芯片是好的 ;反之芯片是坏的 . 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 9 - J u n - 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : F : P R O T E L 图 C Z M . D D B D r a w n B y :p 3 . 5 / T 115P 3 . 4 / T 014A T 8 9 C 5 1D3L E DD2L E DR31 0 KR41 0 KR51 0 KS1+5123A7 4 0 0图 4-10 LED 显示测试结果电路图 4.6 RS232 电路设计 串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。但都是在 RS-232标准的基础上经过改进而形成的。所以，以 RS-232C为主来讨论。 RS-323C标准是美国 EIA(电子工业联会）与 BELL等公司一起开发的 1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在 0 20000b/s范 围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与 RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准， 目前已在微机通信接口中广泛采用。 在讨论 RS-232C接口标准的内容之前，说明两点 : 首先， RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备 DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备 DCE（ Data Communication Equipment)而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。但目前它又 广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的nts17 近端连接标准。显然，这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解，我们对 RS-232C 标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。 其次， RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在 DTE立场上，而不是站在 DCE的立场来定义的。由于在计算机系统中，往往是 CPU和 I/O 设备之间传送信息，两者都是 DTE，因此双方都能发送和接收。 本文的 RS232电路它是测试仪器与计算机连接的桥梁，并互相通信 交换数据。如图 4-11 所示：它主要由 MAX3221芯片和 DB9 连接器构成的，还可以设计一个应用软件，在计算机上运行，它可以调用芯片真值表的数据库，并可随时建立新的芯片资料，通过单片机的控制，传输给测试插座，这样不但可以解决了 AT89C51的 EPROM内存不够，还可以测试新的芯片。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 4 - J u n - 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : F : P R O T E L 图 C Z M . D D B D r a w n B y :EN1C 1 +2V+3C 1 -4C 2 +5V-7C 2 -6R I N8F O R C E O F F16V C C15GND14DOUT13F O R C E O N12D I N11I N V A L I D10R O U T9P C 接口M A X 3 2 2 1162738495J0D B 9C41 0 4C31 0 4C51 0 4C61 0 4T X D 2 3 2R X D 2 3 2+5图 4-11 RS232 电路图 如图 4-12所示：它的连接器的机械特性如下： 连接器：由于 RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了 DB-25、 DB-15 和 DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。下面分别 介绍两种连接器。 DB-25： PC 和 XT 机采用 DB-25型连接器。 DB-25 连接器定义了 25根信号线，分为 4组： 异步通信的 9个电压信号（含信号地 SG） 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 20， 22 20mA电流环信号 9个（ 12， 13， 14， 15， 16， 17， 19,23， 24） 空 6个（ 9， 10， 11， 18， 21， 25） 保护地（ PE） 1个，作为设备接地端（ 1脚） DB-25型连接器的外形及信号线分配如图 3所示。注意， 20mA电流环信号仅 IBM PC和 IBM PC/XT机提供 ，至 AT机及以后，已不支持。 nts18 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itl eN u m b e r R e v i s io nS iz eBD a t e : 1 4 - J u n -2 0 0 5 S h e e t o f F ile : F :P R O T E L 图 C Z M .D D B D ra w n B y :162738495D B 911421531641751861972082192210231124122513D B 2 5 图 4-12 DB-25 和 DB-9 连接器 DB-9连接器： 在 AT机及以后，不支持 20mA电流环接口，使用 DB-9连接器，作为提供多功能 I/O卡或主板上 COM1和 COM2的串行接口连接器。它只提供异步通信的 9个信号。 DB-25型 接器的引脚分配与 DB-25型引脚信号完全不同。因此，若与配接 DB-25 型连接器的 DCE连接，必须使用专门的电缆线 . nts19 5 系统软件设计 程序流程如图 5-1所示。 图 5-1 程序流程图 （ 1）调用主程序 （ 2） 输入芯片的型号，在显示屏上显示以确定芯片输入的正确。输入完毕后，按下 E键确
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