黃華

引言：論文從集成電路測試儀器硬件的設(shè)計思路、設(shè)計要求、硬件設(shè)計的方法、軟件的配套設(shè)計等方面進(jìn)行探討，以提升數(shù)字集成電路測試儀器硬件設(shè)計的可行性和可靠性，并針對軟件與硬件設(shè)備的相互結(jié)合來開發(fā)數(shù)字集成電路測試儀器進(jìn)行分析。

數(shù)字集成電路在儀器中的使用非常廣泛，由于其本身的體積小，在數(shù)字電路實驗室中的性能優(yōu)劣的判斷難度較大，因而，數(shù)字集成電路的測試工作一直困擾著業(yè)內(nèi)的研究人員。論文中針對此類問題，提出運用C語言、數(shù)字電路、低頻電路、單片機(jī)原理等知識內(nèi)容，設(shè)計了一臺數(shù)字集成電路測試儀，并且測試的范圍較廣，實用性強。文中在集成電路測試儀硬件的設(shè)計環(huán)節(jié)中融入了設(shè)計理念、設(shè)計要求、設(shè)計方法和軟硬件的配套等措施，其中涉及到14管腳、16管腳的74LS數(shù)字集成優(yōu)劣的測試，測試儀主要通過發(fā)光二極管的對照燈和實測燈的發(fā)光情況進(jìn)行比照，分析數(shù)字集成電路的好壞。數(shù)字集成電路在日常的應(yīng)用中非常廣泛，因而，涉及出一種簡單易用、檢測效果好的測試硬件對數(shù)字集成電路的分析研究工作具有現(xiàn)實的意義。

一、設(shè)計的思路

在常用的數(shù)字集成電路的參數(shù)測量中，萬用表通過測量管腳的電壓來判斷其好壞具有一定的準(zhǔn)確度，但是其測量過程比較復(fù)雜，而且準(zhǔn)確性難以得到有效的保證。而要對數(shù)字集成電路的各項指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的測量，并且還要保證其測量的效率，如果能有一種數(shù)字集成電路測量儀器可以共用，即測量的兼容性高，則可以取得良好的效果。數(shù)字集成電路通用性的測試儀器為了滿足多項內(nèi)容的測量，結(jié)合了通信原理、C語言、匯編語言和數(shù)字電路等方面的知識，將測試采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為發(fā)光二極管的顯示狀態(tài)來表明情況，發(fā)光二極管的顯示經(jīng)過對照燈和實測燈的比較來判斷集成電路的好壞，這種測試儀器既可以單個測量，也可以連續(xù)性的測量。由于此類測試儀器的通用性強、操作簡單、判斷迅速，因而在實際應(yīng)用中極大的節(jié)約了測量時間和簡化了操作流程，可行性和可靠性都得到了很大的提升。

二、總體設(shè)計

2.1測試指標(biāo)的參考

在數(shù)字集成電路測試儀器的設(shè)計中設(shè)計的主要指標(biāo)集中在三個方面：其一是測試管腳數(shù)，一般管腳的測量針數(shù)是小于16；其二測試品種的多樣化，即可以測量多種數(shù)字集成電路，兼容性強；其三是測量的效率，一般測試中的時間要控制在1s/塊以內(nèi)。

2.2測試要求設(shè)計

同樣，測試要求也要滿足一定條件才能投入到實際應(yīng)用當(dāng)中，一般測試要求的設(shè)計主要集中在四個方面：其一，測試其一上的發(fā)光二極管的顯示要正常，尤其是實測發(fā)光和對照發(fā)光具有可比性，才能發(fā)現(xiàn)測量電路的好壞；其二，既可以滿足單個測量的要求，又可以滿足連續(xù)測量的要求，并且每按一次按鈕，能夠在PC上顯示測量的結(jié)果，結(jié)果必須直觀明了；其三，測量的數(shù)字集成電路的功能性要求，即針對各種數(shù)字集成電路的不同功能塊進(jìn)行測量；最后，測試儀器的測量程序可以人工的修改、調(diào)動、擦除，以便在實際應(yīng)用中進(jìn)行調(diào)整，滿足測量的情況，并且要保證測試程序在儀器中無運行障礙，測試的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后能通過串口傳輸?shù)絇C機(jī)上，顯示實際測量的效果圖。

2.3芯片選擇

芯片的參數(shù)資料是硬件設(shè)計的重要參考，常用的芯片有89C51、RS-232、164等，芯片中的參數(shù)主要考慮I/O線、總線標(biāo)準(zhǔn)、計時器、計數(shù)器、串行接口、數(shù)據(jù)寄存方式等，論文中用到的是第一種芯片89C51，其特點是性能好、功耗低，并且可以通過常規(guī)的編程器進(jìn)行編程，實用性非常好。

2.4軟件設(shè)計

軟件的設(shè)計綜合了多種技術(shù)和理論，如C語言、匯編語言、通信原理等方面的內(nèi)容，本論文中討論的主要是運用C語言和LCAW軟件技術(shù)來進(jìn)行編程，由于基于PC的數(shù)字集成電路測試儀器的原理圖比較復(fù)雜，安裝調(diào)試中需要非常細(xì)心謹(jǐn)慎，一般采用PROTEL軟件進(jìn)行繪圖，再根據(jù)原理圖設(shè)計所用到了元器件。

2.5硬件設(shè)計

軟件設(shè)計給測量帶來了巨大的方便，尤其是測量的種類、效率和準(zhǔn)確率上來說都有很大的提高，但單純的依靠軟件并不能完成測試工作，必須依靠硬件的支撐，硬件設(shè)計中運用到的高頻電路，低頻電路、電子設(shè)計自動化和數(shù)字原理圖等多方面的知識。

軟硬件的相互結(jié)合是測試儀器工作的基礎(chǔ)，其中軟件的設(shè)計主要是各種工作程序的匯編與調(diào)試，尋求最佳的軟件程序；硬件系統(tǒng)主要由單片機(jī)、I/O接口、存儲器、運算器等組成，和計算機(jī)系統(tǒng)又非常大的相似性，只有軟硬件的工作協(xié)調(diào)、相互共融，測試系統(tǒng)的工作才能準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠的運行。硬件電路的設(shè)計的基礎(chǔ)是在選擇型號確定的情況下，對工作中的電路運行進(jìn)行驗證，選取工藝加工的方式、印制板和組裝的流程，此外，某些硬件中的重要部件還要經(jīng)過測量對比，以確定其對系統(tǒng)運行的影響情況，以便在設(shè)計中可以以其為調(diào)節(jié)的參考，進(jìn)行修正工作，是測試硬件電路更加符合實際要求。其中硬件設(shè)計中需要注意幾個方面的事項：其一，硬件設(shè)計的電路盡量要簡化清晰，以便了解設(shè)計的意圖和工作機(jī)理；其二，硬件設(shè)計不僅是要滿足當(dāng)前的工作環(huán)境，而且還要為以后的升級或改造留出余地，功能性的改造升級并不能完全依靠軟件來達(dá)到，尤其是涉及到測試儀器的運算、測試功能擴(kuò)展、接口的增加等需要硬件的支撐；其三，能用軟件代替的盡量減少硬件的投入，不但可以減少成本，而且軟件的修改、擦除更加容易，此外，軟件相對于硬件而言，一旦固定，其運行的穩(wěn)定性也更高；其四，硬件的設(shè)計工藝包含多項內(nèi)容，如插接件、配線、面板、機(jī)箱等，然后是對部件的安裝調(diào)試，以滿足工作的需要；最后，硬件運行中的維修保障也必須到位，以減少硬件更換的頻率，延長其使用壽命，另一方面也是減少成本支出的有效途徑。

三、結(jié)束語

數(shù)字集成電路的測試具有一定的困難，在實際工作中不但測試的效率低，而且測試的專用型比較強，限制了測試功能的發(fā)揮，因而，進(jìn)行數(shù)字集成電路測試儀硬件的設(shè)計分析和嘗試，以滿足多功能、快速、準(zhǔn)確的測試要求，可以極大的提升工作效率，相關(guān)研究值得深入開展。

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（作者單位：重慶金美通信有限責(zé)任公司）