实用的集成芯片测试仪方案
我们采用at89c52单片机设计了集成芯片测试系统。该测试系统能够实现对高校实验室中常用的ttl、cmos系列芯片及一些常用按键开关的功能检测，同时通过rs232串行口与pc机相连，可以在pc机上直接对测试系统进行操作。
1 系统组成框图
该测试仪的硬件电路由at89c52单片机，并行扩展接口8155，显示驱动，键盘输入，看门狗和复位电路以及串行接口电路组成。
按照芯片测试插座旁边的指向，插入待测的数字芯片或按键;通过键盘输入指令或数字，单片机经过键盘扫描从8155读回键值，根据键值执行相应的子程序。假设输入测试命令键，单片机将调用测试子程序，并将测试结果送到显示器上显示(“good”or“bad”);假设输入数字键，单片机会自动将输入的数字显示到显示器上;假设输入其它命令键，单片机将调用相应的功能子程序，执行相应的命令。
2 系统硬件设计
2.1 单片机
单片机采用美国atmel公司生产的at89c52单片机。该芯片不仅具有mcs-51系列单片机的所有特性，而且片内集有8k字节的电擦除闪速存储器(flash rom)，价格低。由于使用片内程序存储器，所以，ea/vp接高电平;at89c52的最大工作频率为24mhz，系统利用单片机的内部振荡器加石英晶体构成时钟源，为了工作可靠，晶体振荡频率选为12mhz。
2.2 8155接口芯片
由于at89c52片内的输入输出口有限，需要外加专用的外围接口芯片。intel 8155h既有ram又有i/o口，并且可直接与mcs/51系列单片机相连接，不需要增加任何硬件逻辑。因此，本设计中，用8155的i/o口作键盘显示器的并行接口电路，以便at89c52中的p1口、p2口用作被测芯片接口。
2.3 通信接口
采用maxim公司的串行接口芯片max487将pc机和测试仪器连接起来。测试仪接收pc机的信号，执行相应的操作后再将处理结果上传到pc机，以便在pc机上直接对测试系统进行操作(见图2)。
2.4 测试芯片接口
根据at89c52中的p1口与p2口的特点，本设计采用at89c52的p1口和p2口作为测试芯片的接口，其中，p1口中的p1.7用于控制14/16管脚的电源地的转换，p2口中的p2.7作为高8位地址控制信号。
(1)单片机与测试芯片之间加电阻
需要注意的是，在单片机与测试芯片之间需串接470ω(或510ω)和电阻。首先，串接电阻的目的是对at89c52起限流保护的作用，假设，p1.0输出高电平，此时，测试芯片又为非门，那么，将引起灌电流现象，致使p1.0口线上的电流非常大，对at89c52有害。其次可以保证逻辑电平的正确，在连接线上串接几百欧的电阻而不接几千欧的电阻原因在于：假设让p1.0的逻辑低电平，这样，基极将是高电平，又有，p1口上的上拉电阻为3k左右，如果连接线上的电阻也取3k，那么，将使p1.0输出逻辑高电平，此时逻辑电平是错误的;如果连接的电阻为470ω左右，p1.0口仍然能够正确地输出逻辑低电平，这样就保证了逻辑电平的正确性。
(2)测试芯片从14到16管脚时电源地的转换
因为测试芯片管脚从14位到16位不定，所以，存在电源地转换的问题。本设计中p1.6管脚是被转换 的对象，用p1.7管脚电平的高低来控制p1.6接地与否，这个电路是利用晶体三极管来实现的。当setb p1.7时，p1.6接地，此时能测14管脚的芯片;当clr p1.7时，p1.6是正常的测试位，此时能测试16管脚的芯片。所以，只要在生个芯片测试子程序中将p1.7作相应的设置即可。
2.5 键盘显示电路
本设计是采用8155并行扩展口构成的键盘、显示电路。led8位8段显示器共阴极，8155 pb口提供段选码，pa提供位选码。键盘为3×7矩阵键盘，餍列输出由pa口提供，行输入由pc0～pc2提供。led的段、位信号分别采用74ls07与74ls06驱动。led采用软件译码动态扫描显示工作方式，键盘采用逐列扫描查询工作方式。
3 系统软件设计
系统软件由主程序和若干子程序构成。有显示子程序、键盘扫描子程序、键值处理子程序和测试子程序组成。其中，测芯睡的功能键包括：自动测试并显示型号(auto)和指定型号测试芯片(test)，显然，后者速度要快得多。程序流程框图如图4所示。
系统开机后，首先执行主程序，完成系统初始化工作，然后调用显示子程序，在显示器上给出提示符rd，告诉听任者机器已准备好，可以接收键盘输入;当显示器上出现提示符rd后，立即调入键盘扫描子程序，此时，操作者可通过键盘输入数据或命令，经键盘扫描后从8155读回键值并进行按键分析，判断按下的键是数字键还是功能键，如果是数字键，则将与键号相对应的数据送往显示缓冲区显示;如果是功能键，则转入相应的功能键处理程序，最后返回到显示程序，开机状态一直重复这个过程。
编制软件时，在扫描键盘前应熄灭显示器，即向8155的pa口输出显示空白的段码offh，这样，不会因为对键盘的扫描而干扰显示器的显示。键盘扫描的延时10ms消抖，既可用专用的延时子程序实现，也可用disp显示子程序实现。本设计中，显示完五位led所需时间为10ms以上，因此，用显示子程序延时，效果更佳。
4 抗干扰措施
使用环境存在多种干扰源，如电磁干扰、电压波动大等，为此，我们从硬件、软件两方面采取了一些措施。
(1)硬件方面：采用特殊设计的开关电源，它能适应较宽的电压波动，可随瞬间浪涌冲击;注意多级去耦，电路中每片集成电路芯片的电源引脚上均加一个0.01μf瓷片电容;应用看门狗电路，采用看门狗集成电路max1232，它是maxim公司推出的高性能、低价格、低功耗8脚双列直插芯片。
(2)软件方面：配合看门狗电路，有死机拦截程序和软件陷阱。
5 结束语
实用结果表明，该测试仪设计简单，占用硬件资源少，有良好的人机对话功能，便于携带、操作、能够满足课程教学实验的要求，性能稳定、可靠。
从长远打算，增加测试芯片的类型势在必行。首先，从扩展被测芯片的管脚数量来说，可以在外接8155的基础上再外接8255，利用8255的三个端口来扩展测试芯片的接口;其次，随着测试芯片数量的增加，程序存储器的容量也将相应地增大，那时，我们可以采用p2口作为高8位地址，外挂程序存储器。经过以上扩展，该测试仪功能将更加完善。
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按照芯片测试插座旁边的指向，插入待测的数字芯片或按键;通过键盘输入指令或数字，单片机经过键盘扫描从8155读回键值，根据键值执行相应的子程序。假设输入测试命令键，单片机将调用测试子程序，并将测试结果送到显示器上显示(“good”or“bad”);假设输入数字键，单片机会自动将输入的数字显示到显示器上;假设输入其它命令键，单片机将调用相应的功能子程序，执行相应的命令。
2 系统硬件设计
2.1 单片机
单片机采用美国atmel公司生产的at89c52单片机。该芯片不仅具有mcs-51系列单片机的所有特性，而且片内集有8k字节的电擦除闪速存储器(flash rom)，价格低。由于使用片内程序存储器，所以，ea/vp接高电平;at89c52的最大工作频率为24mhz，系统利用单片机的内部振荡器加石英晶体构成时钟源，为了工作可靠，晶体振荡频率选为12mhz。
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由于at89c52片内的输入输出口有限，需要外加专用的外围接口芯片。intel 8155h既有ram又有i/o口，并且可直接与mcs/51系列单片机相连接，不需要增加任何硬件逻辑。因此，本设计中，用8155的i/o口作键盘显示器的并行接口电路，以便at89c52中的p1口、p2口用作被测芯片接口。
2.3 通信接口
采用maxim公司的串行接口芯片max487将pc机和测试仪器连接起来。测试仪接收pc机的信号，执行相应的操作后再将处理结果上传到pc机，以便在pc机上直接对测试系统进行操作(见图2)。
2.4 测试芯片接口
根据at89c52中的p1口与p2口的特点，本设计采用at89c52的p1口和p2口作为测试芯片的接口，其中，p1口中的p1.7用于控制14/16管脚的电源地的转换，p2口中的p2.7作为高8位地址控制信号。
(1)单片机与测试芯片之间加电阻
需要注意的是，在单片机与测试芯片之间需串接470ω(或510ω)和电阻。首先，串接电阻的目的是对at89c52起限流保护的作用，假设，p1.0输出高电平，此时，测试芯片又为非门，那么，将引起灌电流现象，致使p1.0口线上的电流非常大，对at89c52有害。其次可以保证逻辑电平的正确，在连接线上串接几百欧的电阻而不接几千欧的电阻原因在于：假设让p1.0的逻辑低电平，这样，基极将是高电平，又有，p1口上的上拉电阻为3k左右，如果连接线上的电阻也取3k，那么，将使p1.0输出逻辑高电平，此时逻辑电平是错误的;如果连接的电阻为470ω左右，p1.0口仍然能够正确地输出逻辑低电平，这样就保证了逻辑电平的正确性。
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因为测试芯片管脚从14位到16位不定，所以，存在电源地转换的问题。本设计中p1.6管脚是被转换 的对象，用p1.7管脚电平的高低来控制p1.6接地与否，这个电路是利用晶体三极管来实现的。当setb p1.7时，p1.6接地，此时能测14管脚的芯片;当clr p1.7时，p1.6是正常的测试位，此时能测试16管脚的芯片。所以，只要在生个芯片测试子程序中将p1.7作相应的设置即可。
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