基与74系列芯片的集成电路测试仪的设计

殷凤媛+李翔

摘 要 设计采用单片机AT89S52为核心元件来实现，以AT89S52为核心的数字电路自动测试仪，可以对常见的74系列数字集成电路进行逻辑功能测试、自动确定其型号和好坏，且用LCD显示其逻辑符号。具有体积小、重量轻、成本低、人机界面友好、操作方便和可靠性高等优点。

【关键词】AT89S52 自动测试仪

常见的74系列数字集成电路是现今仍在广泛使用的集成电路，在设计、制造和应用阶段，不可避免的会出现故障，为了保证数字集成电路工作的可靠性，必须对其进行必要的测试。判断一个集成电路芯片是否存在故障，可用该芯片被检测出来的功能是否同设计规范的功能一致来判断。

本系统能对常用的74系列逻辑芯片进行逻辑功能测试，以确定芯片的好坏和型号。该设计以单片机为核心进行检测，由键盘输入相应控制信息且结果由LCD显示所检测到的74系列型号及其逻辑符合等信息，完成了对所要检测芯片的显示信息，实现了简单集成电路芯片测试仪功能。

1 总体结构

系统先检测芯片引脚数，对芯片进行供电，由键盘输入信息，单片机或是FPGA主芯片读取信号后，执行检测功能，对读入的键盘信号进行处理，将处理后的结果以串行通信的方式发送到单片机或是FPGA主芯片上，然后通过LCD液晶显示进行显示出来。本设计中单独使用单片机AT89S52来测试芯片的引脚数，然后根据引脚数供电，通过软件实现对芯片功能的检测包括芯片的型号逻辑图，通过LCD显示出来。

2 系统的设计与实现

2.1 时钟电路

系统的时钟电路设计采用的是内部方式，即利用芯片内部振荡电路。AT89S52 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器；外接晶体谐振器以及电容构成并联谐振电路，接在放大器的反馈电路中，对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。

2.2 复位电路

复位是由外部的复位电路来实现的。本系统采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当认为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。

2.3 检测电路

本系统加入了待测芯片引脚检测功能，因为在测试过程中可能因为待测芯片的引脚没有与插座接触好而被误判为不合格，为了避免这种情况的发生，我们在对芯片功能进行检测前要检查芯片的引脚是否已经与插座充分接触。芯片引脚内部都有方向二极管保护。如图1所示：设计中使用3片CD4051作为模拟开关，分别链接到待测芯片的24个引脚上，通过片选信号选择其中一篇CD4051芯片，再通过控制信号选择8路开关中的一路导通，当CD4051选通后，芯片引脚就加上负电壓，D1导通，电流经过GND—>D1-->芯片引脚内部电阻-->CD4051（工作时相当于120欧姆的电阻）-->R51-->R52-->-12V电源，形成电流回路。从分压电阻R52上取出电压与基准电压（由R60产生，约-1.6V）相比较（比较器LM311），得出OUT信号，单片机检测OUT信号，当芯片引脚接触良好时引脚电压约-1.44V，未插入芯片是测该点电压为-1.8V，这样OUT若是高电平则芯片接触良好，如果是低电平则引脚接触不良活着引脚损坏，这样我们就能判断芯片引脚是否已经接触好。

2.4 信号测试电路

2.4.1 测试信号的输出

系统所测试的芯片最多时有24个引脚，这24位的测试信号还要同时输出到待测芯片，复用单片机的I/O口，用3片74LS573，复用单片机的P0口，每1片573的8位输入脚都链接到单片机的P0口，3片573的输出脚分别链接到待测芯片的引脚，每次选择1片573，锁入单片机P0口的8位数据，待24位数据全部送入573后同时给3片573送入使能信号，这样我们就实现了同时输出24位测试信号的目的。

2.4.2 测试信号的接收

待测芯片的输出信号同样也是24位，同样要复用单片机的一个I/O端口，上面的测试信号输出完毕后，单片机的P0口就处于空闲状态，在此为了不浪费单片机的端口，从待测芯片送回的信号仍然经P0口送入单片机，但芯片引脚为24位而P0口只有8位，仍使用 3片74LS245，分3次将测试信号送入单片机。

2.5 键盘及显示电路

LG7290能够直接驱动8 位共阴式数码管（或64 只独立的LED），同时还可以扫描管理多达64 只按键作为键盘电路。选用C系列OCMJ4X8C（128X64）中文模块作为显示电路模块。

3 实验结果与分析

试验结果表明，硬件系统运行正常，与需检芯片连接无误。芯片检测结果正确率达到100%。

4 小结

本文通过采用一种以单片机AT89S52为核心的智能测试技术，构建数字集成电路的测试平台，为离线完成24脚以下TTL74/54系列芯片的测试提供了科学的硬件基础。通过对大量TTL、CMOS集成电路的统计和分析，利用功能验证测试算法建立了测试数据库，通过编制测试程序，最终以高精度、快速度和准确率高的测试结果实现离线测试24脚以下TTL74系列芯片的目的。

总之这一系统使数字集成电路的测试向专门化发展，克服了一些大型测试仪利用率不高，使用不方便等不足，可以说为测试系统的发展开辟了一条道路。

参考文献

[1]严之琦.数字电路故障检测与诊断的策略探讨[J].赤峰学院学报（科学教育版），2011（03）：90-91

[2]王艳芳，张颖.数字电路芯片检测系统的研制与应用[J].实验室科学，2015（01）：43-46

[3]张玲，李同瀚.小型数字集成电路测试仪的设计和实现[J].湖北理工学院学报， 2015（01）：43-46

作者单位

安徽建筑大学城市建设学院 安徽省合肥市 230000