張鵬輝，張武軍，潘逸剛

（中國電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

利用模擬測試系統(tǒng)和單片機(jī)測試音頻控制電路

張鵬輝，張武軍，潘逸剛

（中國電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

單片機(jī)因其體積小、集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、編程開發(fā)靈活等特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的音頻控制電路測試需要使用數(shù)?；旌蠝y試系統(tǒng)，測試時(shí)間長、投入成本高。文章介紹了一種新的音頻控制電路測試方案，提出了基于單片機(jī)在模擬電路測試系統(tǒng)上測試這種音頻電路的方法，采用keil C的IDE環(huán)境進(jìn)行軟件開發(fā)，并通過Multisim軟件對設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真，最后完成了實(shí)裝驗(yàn)證和批量生產(chǎn)。該方法具有穩(wěn)定性高、可編程、低成本、測試速度快等優(yōu)點(diǎn)?？梢钥醋魇菙?shù)字電路在模擬電路測試系統(tǒng)上的創(chuàng)新型測試，從而加深對模擬電路測試系統(tǒng)的深層次利用，提高了系統(tǒng)的利用率。

單片機(jī)；音頻控制電路；測試；模擬電路測試系統(tǒng)

1 引言

音頻控制電路作為一種數(shù)字電路，一般都在數(shù)字測試系統(tǒng)上測試，但是由于測試功能較多，時(shí)間較長，測試成本較高。而模擬電路測試系統(tǒng)由于沒有數(shù)字模塊，而無法測試數(shù)字電路，現(xiàn)在我們提出一種基于單片機(jī)方法，給模擬電路測試系統(tǒng)提供一個數(shù)字信號源作為外接數(shù)字信號模塊，使模擬電路測試系統(tǒng)具有數(shù)字信號模塊，這樣也就可以測試音頻控制電路了。而且該方法還具有穩(wěn)定性高、可編程、低成本、可在短時(shí)間內(nèi)大量推廣等優(yōu)點(diǎn)。

2 模擬電路測試系統(tǒng)簡介

我們這里選用的是JC-XXXXA模擬集成電路測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)由精密測量單元（PMU）、器件電壓源（DPS）、電壓電流源（VIS）、參考電壓源（VS）、音頻電壓源（AS）、音頻電壓表（AVM）、時(shí)間測量單元、通道板、系統(tǒng)總線控制板、接口板等幾部分組成。它可以用于運(yùn)算放大器、比較器、模擬開關(guān)、音響電路電話機(jī)電路、三端電源、A/D、D/A等多種模擬集成電路的直流參數(shù)、動態(tài)功能及交流參數(shù)的測試，適合集成電路生產(chǎn)測試（包括中測和成測）、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、進(jìn)廠檢驗(yàn)測試及質(zhì)量/可靠性分析測試，是一款測試精度較高、功能強(qiáng)大的測試系統(tǒng)。但是該測試系統(tǒng)沒有配置數(shù)字模塊，無法進(jìn)行數(shù)字信號的發(fā)送和接收，對某些帶數(shù)字控制部分的模擬電路難以測試。

3 單片機(jī)簡介（AT89S52）

Atmel公司生產(chǎn)的CMOS型51系列單片機(jī)，具有MCS-51內(nèi)核，用Flash ROM代替ROM作為程序存儲器，可擦除1 000次以上，具有集成度高、穩(wěn)定性高、體積小、控制功能強(qiáng)、編程開發(fā)方便、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，而且還支持串行擴(kuò)展技術(shù)，成為當(dāng)今最流行的單片機(jī)，這里我們選用AT89S52單片機(jī)。

4 音頻控制電路的原理介紹

圖1是某音頻控制電路的管腳定義，它通過DATA串行數(shù)據(jù)輸入口進(jìn)行讀數(shù)據(jù)，其時(shí)序如圖2。

圖1 音頻控制電路的管腳

圖2 串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的時(shí)序

在時(shí)鐘的上升沿時(shí)讀取數(shù)據(jù)信號，在時(shí)鐘的下降沿時(shí)讀取觸發(fā)信號，這樣一個11位數(shù)據(jù)為一個數(shù)據(jù)周期，數(shù)據(jù)格式共11位為D0～D10，其中D0位表示控制聲道的選擇：0表示選擇聲道1，1表示選擇聲道2；D1位表示控制幾個聲道的選擇：0表示同時(shí)控制兩個聲道，1表示同時(shí)只能控制一個聲道；D2～D8為調(diào)節(jié)音量大小的控制信號碼，D9和D10保持為1。

5 測試原理及系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩部分協(xié)調(diào)完成，硬件部分主要完成測試信號的輸出；軟件部分主要完成信號的處理及整個系統(tǒng)控制功能。

其工作原理為由測試系統(tǒng)向本系統(tǒng)單片機(jī)發(fā)送一個信號，然后單片機(jī)再向電路發(fā)出一組有延時(shí)的特定信號，以模擬音頻控制電路的音量變化，并驗(yàn)證音頻控制電路的功能是否正常，同時(shí)電路輸出一個返回信號給測試系統(tǒng)來判斷測試電路是否合格。

5.1 硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：單片機(jī)、單片機(jī)外圍電路、單片機(jī)與測試電路的接口、測試系統(tǒng)和單片機(jī)的接口等。單片機(jī)內(nèi)部存儲22組信號數(shù)據(jù)，測試系統(tǒng)發(fā)送start信號給單片機(jī)，單片機(jī)收到后向測試電路發(fā)送一組11位數(shù)據(jù)，然后單片機(jī)內(nèi)部序號加1，下一次收到start信號時(shí)發(fā)送下一組數(shù)據(jù)，直到在一個測試周期內(nèi)輸出一組信號。當(dāng)單片機(jī)收到End信號時(shí)，內(nèi)部清零，下一次發(fā)送將由第一組數(shù)據(jù)開始。圖3是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5.2 軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)軟件主要由主程序、數(shù)據(jù)發(fā)送等兩個模塊組成。本系統(tǒng)的軟件采用C語言編寫，在Keil軟件環(huán)境下進(jìn)行編譯連接，可以很好地反映程序的運(yùn)行情況。在上機(jī)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于系統(tǒng)的原因，在它給單片機(jī)發(fā)送信號時(shí)會產(chǎn)生抖動，從而使單片機(jī)接收到不穩(wěn)定的信號，產(chǎn)生錯誤。所以在單片機(jī)接收測試系統(tǒng)的信號部分，增加了延時(shí)去除抖動，提高測試的精度。

5.2.1 主程序設(shè)計(jì)

主程序主要完成硬件初始化、去抖動、子程序調(diào)用等功能，主程序流程如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

去抖動功能主要由一個延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)收到觸發(fā)信號時(shí)，通過延時(shí)函數(shù)來消除抖動，并在處理完start或end信號后進(jìn)行軟件延遲，防止系統(tǒng)輸出start或end信號的周期過長，單片機(jī)系統(tǒng)把一個信號當(dāng)成多個信號來處理。

子程序主要是一個數(shù)據(jù)發(fā)送的模塊，它把要發(fā)送的信號分為三段，第一段共兩位：D0D1，第二段共七位：D2～D8，第三段共兩位：D9D10。由于第一段和第三段每次發(fā)送的信號都相同，所以為了測試方便不用把它們和第二段放在一起，只需要把第二段單獨(dú)放在一個數(shù)組中即可，在測試時(shí)把第一段和第三段信號加在要調(diào)用的第二段信號的前端和末尾即可完成測試，這樣可以減少數(shù)據(jù)的調(diào)用次數(shù)，提高測試效率。

5.2.2 數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)發(fā)送程序通過軟件編寫驅(qū)動時(shí)鐘端口和DATA端口輸出一組1/0二進(jìn)制信號，同時(shí)發(fā)送時(shí)減少對系統(tǒng)資源的消耗，我們把要發(fā)送的一組音量控制碼信號存放在一個數(shù)組里，在發(fā)送時(shí)調(diào)用這個數(shù)組即可。表1為音量控制碼表。為了測試方便，置D0D1位為00、D9D10位為11，加上D2～D8的控制位，這樣組成一個11位的要發(fā)送信號。為了配合模擬電路測試系統(tǒng)，對于每一個要發(fā)送的信號，都采取從左向右按位發(fā)送，直到一個信號發(fā)送完畢，單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入等待階段。

表1 音量控制碼信號格式

6 仿真調(diào)試與上機(jī)應(yīng)用

本系統(tǒng)使用Multisim 10版本進(jìn)行軟件仿真，圖5是軟件仿真的連線圖和波形圖。

圖5 原理連線及仿真波形圖

在軟件仿真階段，先進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的仿真，把數(shù)據(jù)發(fā)送的輸出口接在示波器的信號輸入口上，觀察波形圖，當(dāng)能夠完成數(shù)據(jù)的發(fā)送之后，再和主程序集成在一起，進(jìn)行精確的周期仿真。仿真時(shí)檢測輸出的1/0二進(jìn)制信號的波形圖是否與要發(fā)送的音量控制碼二進(jìn)制信號波形相匹配，直到完成一個周期的測試，結(jié)果和預(yù)期情況一致，仿真還解決了信號與時(shí)鐘的時(shí)序匹配問題和系統(tǒng)延時(shí)問題。

在仿真成功后，將C51程序燒寫入單片機(jī)，然后在測試系統(tǒng)上進(jìn)行了外圍電路焊接，結(jié)合燒寫后的單片機(jī)對某音頻控制電路進(jìn)行了上機(jī)調(diào)試，并進(jìn)行了實(shí)測，結(jié)果符合仿真預(yù)期，系統(tǒng)工作正常。

7 結(jié)束語

單片機(jī)在現(xiàn)今的應(yīng)用非常廣泛，幾乎覆蓋了各行各業(yè)，但是作為數(shù)字模塊外接在模擬電路測試系統(tǒng)上測試數(shù)字電路，應(yīng)該說是一次創(chuàng)新的應(yīng)用，而且相信未來這樣的創(chuàng)新應(yīng)用會越來越多。

Testing Audio Control-IC based on Simulator-IC Test System and Microcontroller

ZHANG Peng-hui, ZHANG Wu-jun, PAN Yi-gang
（China Electronics Technology Group Corporation No.58Research Institute,Wuxi214035,China）

Microcontroller is widely used due to its small size, high integration, powerful function, and strong reliability and easy to program. The traditional audio-IC testing needs mixed-digital-analog IC test system which costs long test time and large investment. A new test method about audio-IC is described. It’s advanced to test audio-IC based on microcontroller on the analog-IC test system. Software exploitation is operated under keil C’s IDE environment and simulated using Multisim. Afterwards, validation and mass production is completed. The advantages of this method are high reliability, programmable, low cost and high test speed. It’s regarded as an innovative test that digital-IC tested on analog-IC test system.

microcontroller; audio control-IC; test; analog-IC test system

TN407

A

1681-1070（2011）09-0005-03

2011-04-22

張鵬輝（1983—），男，河南永城人，現(xiàn)在中國電子科技集團(tuán)公司第58研究所從事集成電路測試技術(shù)研究工作。