本實(shí)用新型涉及集成電路芯片測(cè)試領(lǐng)域，特別是一種多功能數(shù)字芯片測(cè)試儀。

背景技術(shù)：

自從20世紀(jì)40年代計(jì)算機(jī)問世以來(lái)，便提出了數(shù)字系統(tǒng)的測(cè)試問題，早期的是人工測(cè)試和基于窮舉測(cè)試的完全檢查已難以滿足實(shí)際需要，因而逐漸被自動(dòng)測(cè)試所取代。但自動(dòng)測(cè)試生成的時(shí)間復(fù)雜性是個(gè)不確定多項(xiàng)式完全問題。集成電路的測(cè)試是一件經(jīng)常性的工作，在一批電路里電路是好是壞從表面上是看不出來(lái)的。如用簡(jiǎn)單辦法，給電路加電源用萬(wàn)用表測(cè)，則是一件非常麻煩的事，這不僅對(duì)技術(shù)人員的素質(zhì)有很高的要求，而且故障診斷的速度慢，質(zhì)量差。因?yàn)橐粔K電路有好多腳，要按照真值表一拍一拍去測(cè)，是一件困難的事。目前市場(chǎng)上的專用的數(shù)字集成電路測(cè)試儀，不僅體積龐大，而且價(jià)格昂貴，不可能在實(shí)驗(yàn)室中普及?，F(xiàn)有技術(shù)關(guān)于數(shù)字芯片測(cè)試儀，也大都包含控制器單元、處理器單元、IC引腳插座等。但所用單片機(jī)等核心部件和所設(shè)計(jì)的電路均各不相同。

現(xiàn)有技術(shù)如下：

1、單片機(jī)與測(cè)試芯片引腳相連，通過(guò)I/O口的模擬輸入來(lái)測(cè)量門電路的實(shí)際輸出，以此來(lái)測(cè)試集成電路器件的實(shí)際邏輯功能。

2、將常用TTL系列、COMS系列數(shù)字集成電路的標(biāo)準(zhǔn)邏輯功能表存儲(chǔ)到單片機(jī)的擴(kuò)展存儲(chǔ)器中。

3、將測(cè)試所得的實(shí)際邏輯功能與存儲(chǔ)器中的標(biāo)準(zhǔn)邏輯進(jìn)行比較，兩者一致證明被測(cè)器件完好，反之器件損壞。

4、測(cè)試結(jié)果通過(guò)LCD液晶顯示。

5、單片機(jī)通過(guò)電平轉(zhuǎn)換與PC機(jī)串口連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

現(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)字芯片測(cè)試儀多用于兩個(gè)方面，一是芯片型號(hào)識(shí)別，二是芯片質(zhì)量檢測(cè)。不論是型號(hào)識(shí)別還是功能測(cè)試，單片機(jī)均需存儲(chǔ)大量的常用芯片型號(hào)功能，以便對(duì)比。然而存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)越多，單片機(jī)所需識(shí)別的時(shí)間就越長(zhǎng)，不便于快速測(cè)量。而且有些被測(cè)芯片并非無(wú)法識(shí)別型號(hào)，若能將測(cè)試儀的兩個(gè)功能分開，針對(duì)型號(hào)明確的芯片，人工輸入型號(hào)匹配，將可大大減少單片機(jī)運(yùn)行的時(shí)間，提高檢測(cè)效率。

另外，專利A（申請(qǐng)?zhí)?CN201520277932.0）中，將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字芯片的邏輯功能數(shù)據(jù)存放于單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器，與待測(cè)數(shù)字芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，加入溫度電路，測(cè)量工作溫度，以便監(jiān)測(cè)待測(cè)芯片溫度，防止燒壞；現(xiàn)有專利B（CN201521045753.0）中，采用FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，速度較快，且可與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

但是，針對(duì)專利A，采用單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器，無(wú)法存儲(chǔ)大量不同型號(hào)的芯片數(shù)據(jù)，在芯片比較方面存在一定的局限性。而且沒有獨(dú)立電源供電，不便于隨身攜帶。針對(duì)專利B，采用外部存儲(chǔ)器，且通過(guò)FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可滿足不同型號(hào)的芯片測(cè)試。然而并不能通過(guò)外部（如鍵盤）輸入型號(hào)進(jìn)行快速匹配，且同樣沒有獨(dú)立電源供電，不便攜帶。

本方案提出一款多功能數(shù)字芯片測(cè)試儀，控制鍵盤輸入模塊，可人工輸入測(cè)試芯片型號(hào)，提高測(cè)試效率。該測(cè)試儀還采用獨(dú)立電源供電，能脫機(jī)工作，方便攜帶。此外，利用VB開發(fā)環(huán)境通過(guò)串行通信增加了與PC機(jī)的聯(lián)機(jī)功能，使儀器的測(cè)試能力得到加強(qiáng)。人機(jī)界面友好，操作方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種多功能數(shù)字芯片測(cè)試儀，能夠人工輸入測(cè)試芯片型號(hào)，并且能夠脫機(jī)工作，方便攜帶。

本實(shí)用新型采用以下方案實(shí)現(xiàn)：包括第一控制模塊、第二控制模塊，所述第一控制模塊連接有電平轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤模塊、LCD顯示模塊、存儲(chǔ)器模塊、電源控制模塊；所述第二控制模塊連接有IC測(cè)試插座、模擬開關(guān)，所述模擬開關(guān)與所述IC測(cè)試插座相連；所述電源控制模塊與所述第一控制模塊、第二控制模塊、模擬開關(guān)、IC測(cè)試插座相連；所述第一控制模塊的串口通過(guò)所述電平轉(zhuǎn)換模塊連接至PC;所述第一控制模塊與第二控制模塊均連接有復(fù)位電路與時(shí)鐘電路;所述電源控制模塊包括鋰電池、芯片TPS60110及其外圍電路；所述芯片TPS60110的IN腳與SKIP與所述鋰電池的正極相連，所述芯片TPS60110的PGND腳、SYNC腳、GND腳接所述鋰電池負(fù)極或接地，所述芯片TPS60110的Vout腳作為輸出腳，用以獨(dú)立提供5V電壓給所述多功能數(shù)字芯片測(cè)試儀使用。

進(jìn)一步地，所述第一控制模塊與第二控制模塊均是型號(hào)為HT46RU24的單片機(jī)。

進(jìn)一步地，所述鍵盤模塊為由4×4的按鍵組成的鍵盤，包括數(shù)字鍵0至9、清零鍵、已知型號(hào)確認(rèn)鍵、自動(dòng)測(cè)試鍵。

進(jìn)一步地，所述LCD顯示模塊采用DM12232F。

進(jìn)一步地，所述電平轉(zhuǎn)換模塊采用芯片MAX232。

進(jìn)一步地，所述存儲(chǔ)器模塊包括AT24C256存儲(chǔ)器。

進(jìn)一步地，所述模擬開關(guān)采用CD4052。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具備鍵盤，能夠人工輸入測(cè)試芯片型號(hào)，提高測(cè)試效率；本實(shí)用新型包括電源控制模塊，采用獨(dú)立電源供電，能脫機(jī)工作，方便攜帶；此外，本實(shí)用新型利用可利用電平轉(zhuǎn)換模塊與PC通信相連，具有聯(lián)機(jī)工作功能。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例采用的HT46RU24系統(tǒng)框架圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中多功能數(shù)字芯片測(cè)試儀硬件結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中LCD顯示模塊DM12232F硬件模塊圖。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中DM12232F、鍵盤和HT46RU24連接圖。

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中測(cè)試接口硬件圖。

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例中5V電源電路圖。

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例中的測(cè)試軟件界面圖。

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例中系統(tǒng)串口通訊電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖2所示，本實(shí)施例提供了包括第一控制模塊、第二控制模塊，所述第一控制模塊連接有電平轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤模塊、LCD顯示模塊、存儲(chǔ)器模塊、電源控制模塊；所述第二控制模塊連接有IC測(cè)試插座、模擬開關(guān)，所述模擬開關(guān)與所述IC測(cè)試插座相連；所述電源控制模塊與所述第一控制模塊、第二控制模塊、模擬開關(guān)、IC測(cè)試插座相連；所述第一控制模塊的串口通過(guò)所述電平轉(zhuǎn)換模塊連接至PC;所述第一控制模塊與第二控制模塊均連接有復(fù)位電路與時(shí)鐘電路;所述電源控制模塊包括鋰電池、芯片TPS60110及其外圍電路；所述芯片TPS60110的IN腳與SKIP與所述鋰電池的正極相連，所述芯片TPS60110的PGND腳、SYNC腳、GND腳接所述鋰電池負(fù)極或接地，所述芯片TPS60110的Vout腳作為輸出腳，用以獨(dú)立提供5V電壓給所述多功能數(shù)字芯片測(cè)試儀使用。

在本實(shí)施例中，所述第一控制模塊與第二控制模塊均是型號(hào)為HT46RU24的單片機(jī)。

在本實(shí)施例中，所述鍵盤模塊為由4×4的按鍵組成的鍵盤，包括數(shù)字鍵0至9、清零鍵、已知型號(hào)確認(rèn)鍵、自動(dòng)測(cè)試鍵。

在本實(shí)施例中，述LCD顯示模塊采用DM12232F。

在本實(shí)施例中，所述電平轉(zhuǎn)換模塊采用芯片MAX232。

在本實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)器模塊包括AT24C256存儲(chǔ)器。

在本實(shí)施例中，所述模擬開關(guān)采用CD4052。

較佳的，在本實(shí)施例中，圖1為HT46RU24系統(tǒng)框架圖，HT46RU24是一種A/D型單片機(jī)，其結(jié)構(gòu)是8位高性能，高效益的RISC結(jié)構(gòu)，用于直接處理模擬信號(hào)，還包括一個(gè)集成的多通道模數(shù)轉(zhuǎn)化器，以及一個(gè)或多個(gè)脈沖寬度調(diào)制輸出。利用HT46RU24的I/O引腳，用軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)UART功能，實(shí)現(xiàn)與PC相互傳輸數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)設(shè)置一幀的數(shù)據(jù)格式為一位停止位、不帶奇偶校驗(yàn)位、8位數(shù)據(jù)位，波特率定為9600bps。

在本實(shí)施例中，圖2為多功能數(shù)字芯片測(cè)試儀硬件結(jié)構(gòu)框圖，包括鍵盤模塊、電源模塊、LCD顯示模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊、存儲(chǔ)模塊、模擬開關(guān)模塊、IC測(cè)試插座、人機(jī)交互界面等。該測(cè)試儀的基本原理是將被測(cè)集成電路器件的實(shí)際邏輯功能與存儲(chǔ)器中的標(biāo)準(zhǔn)邏輯功能表相比較，兩者一致證明被測(cè)器件是好的，不一致證明是壞的。

在本實(shí)施例中，圖3所示為L(zhǎng)CD顯示模塊DM12232F硬件模塊圖，可完成16×2個(gè)(16×8點(diǎn)陣)ASCII碼顯示,也可以顯示7.5×2個(gè)(16×16點(diǎn)陣)漢字。與外部CPU接口可采用并行方式控制,采用5V供電。當(dāng)脫機(jī)測(cè)試芯片時(shí)，測(cè)試結(jié)果通過(guò)LCD顯示。

在本實(shí)施例中，圖4所示為DM12232F、鍵盤和HT46RU24連接圖, 鍵盤硬件電路主要是由4×4的按鍵組成的鍵盤，其中包含0到9、清零鍵、PC與MCU通信鍵、已知型號(hào)確認(rèn)鍵、自動(dòng)測(cè)試鍵。為了節(jié)省I/O口，本實(shí)施例把LCD的數(shù)據(jù)總線與4×4鍵盤共用。將按鍵接至鍵盤掃描芯片的相應(yīng)管腳，將鍵盤掃描輸出的四位數(shù)據(jù)輸出端接至LCD，觀察按下相應(yīng)的按鍵，LCD顯示是否正確，一切正常后，將其接至編碼芯片，再將編碼輸出直接接至譯碼芯片，將解碼有效端及四位數(shù)據(jù)輸出端接至LED，當(dāng)解碼有效時(shí)，解碼端的LCD會(huì)瞬間亮起，按相應(yīng)的按鍵，觀察解碼后是否正確。

在本實(shí)施例中，圖5所示為測(cè)試接口硬件圖,通過(guò)第二塊HT46RU24單片機(jī)的兩個(gè)I/O口來(lái)控制模擬開關(guān)的四個(gè)通道，從而來(lái)選擇不同芯片的地管腳位置。

在本實(shí)施例中，圖6所示為5V電源電路圖，采用TPS60110芯片。鋰電池電壓輸出3.7V左右電壓后，經(jīng)過(guò)通過(guò)電解電容（15μF）進(jìn)行一級(jí)濾波，以去除直流電里面的雜波，防止干擾。濾波后的直流電再經(jīng)過(guò)TPS60110穩(wěn)壓成為穩(wěn)定的5V電源，其中TPS60110的IN、SKIP是輸入腳，接電池直流電源正極，PGND、SYNC、GND是接地腳，接電池直流電源負(fù)極，Vout為輸出腳，它和接地腳的電壓就是+5V了。5V電源出來(lái)再經(jīng)過(guò)電解電容(33μF)的二級(jí)濾波，使5V電源更加穩(wěn)定可靠。

在本實(shí)施例中，圖7所示為測(cè)試軟件界面圖，聯(lián)機(jī)運(yùn)行時(shí)，可將P C機(jī)程序庫(kù)中的測(cè)試矢量調(diào)入測(cè)試儀中，并將測(cè)試后的結(jié)果在P C機(jī)屏幕上顯示。屏幕同時(shí)顯示真值表全部?jī)?nèi)容和實(shí)測(cè)結(jié)果。也可以在P C機(jī)上對(duì)新增I C進(jìn)行編程，并將數(shù)據(jù)存入程序庫(kù)中。

在本實(shí)施例中，圖8所示為系統(tǒng)串口通訊電路圖。為與PC機(jī)進(jìn)行串行通信，采用MAX232進(jìn)行RS-232C電平與TTL電平的相互轉(zhuǎn)換。HT46R24時(shí)鐘頻率選用4MHz晶振，通信波特率選用9600，采用工作方式1進(jìn)行串行通信。采用RS-232串行總線接口與單片機(jī)通信的方法。

本實(shí)施例的多功能數(shù)字芯片測(cè)試儀，通過(guò)測(cè)試碼控制并測(cè)試硬件的運(yùn)行情況，把測(cè)試結(jié)果與正確值比較,自動(dòng)給出正誤判斷的結(jié)果。該儀器能完成20腳以內(nèi)TTL系列和CMOS系列數(shù)字集成電路芯片的測(cè)試。

HT46RU24提供I2C總線接口，I2C 總線是雙向兩線結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線分別為SDA和 SCL。SDA和SCL是NMOS開漏輸出，使用時(shí)必須外接上拉電阻。

在HT46RU24單片機(jī)與測(cè)試芯片之間需串接上470Ω (或510Ω)的電阻。首先, 串接電阻的目的是對(duì)HT46RU24起限流保護(hù)的作用, 假設(shè)PA0 輸出高電平，此時(shí), 測(cè)試芯片又為非門, 那么, 將引起灌電流現(xiàn)象, 致使 PA0口線上的電流非常大, 可能燒毀HT46RU24。其次可以保證邏輯電平的正確, 在連接線上串接幾百歐的電阻而不接幾千歐的電阻原因在于：假設(shè)讓PA0為邏輯低電平，這樣基極將是高電平，又有PA口上的上拉電阻為3K 左右，如果連接線上的電阻也取3K，那么將使PA0出邏輯高電平，此時(shí)邏輯電平是錯(cuò)誤的；如果連接的電阻為470Ω左右，PA0然能夠正確地輸出邏輯低電平，這樣就保證了邏輯電平的正確性。

根據(jù)設(shè)計(jì)的20腳測(cè)試芯片插座，被測(cè)芯片最高腳與測(cè)試插座20腳對(duì)應(yīng)，被測(cè)芯片1腳與測(cè)試插座1腳對(duì)應(yīng)，中間部分以腳（NC）代替。這樣把20腳以下芯片都看成20腳芯片，設(shè)計(jì)測(cè)試向量進(jìn)行測(cè)試。

其中被測(cè)IC芯片的I/O 控制字規(guī)則如下：

1.被測(cè)IC的電源線和接地線，選擇字中對(duì)應(yīng)為“1”；

2.被測(cè)IC的各個(gè)空腳，選擇字中對(duì)應(yīng)為“1”；

3.被測(cè)IC的輸出腳看作是PIO的輸入，選擇字中對(duì)應(yīng)為“0”；

4.被測(cè)IC的輸入腳看作是PIO的輸出，選擇字中的對(duì)應(yīng)為“1”；

對(duì)于已知型號(hào)的數(shù)字集成電路，當(dāng)輸入芯片的型號(hào)后，程序會(huì)根據(jù)不同的型號(hào)去調(diào)用不同型號(hào)的子程序，即根據(jù)不同的芯片在其輸入端加入不同組合的高、低電平信號(hào)。然后再讀取輸出端的電平信號(hào)，確定邏輯功能是否正確，從而判斷芯片的好壞。

由于各I C塊的引腳數(shù)和寬度不一致，且電源和地的位置因片而異，所以待測(cè)芯片插座的引腳必須有選擇性地加以控制。根據(jù)對(duì)TTL74，54系列和CMOS4000，4500常見的200余種芯片的統(tǒng)計(jì)，20引腳以內(nèi)的芯片占95%以上，為此設(shè)計(jì)了20芯鎖緊插座，并做如下規(guī)定：將待測(cè)芯片的第一腳和最后一腳插入20芯鎖緊插座的第1腳和第20腳，因?yàn)橐?guī)則芯片的右上腳都為電源(VCC)，左下腳都為地(GND)。通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)和歸類，列出20腳以內(nèi)規(guī)則芯片和不規(guī)則芯片的引腳數(shù)、VCC和GND的位置情況。根據(jù)上面規(guī)定，從中分析得出：VCC可能插座引腳為4，5和20腳，并且VCC接20腳的芯片是規(guī)則芯片，VCC接4和5腳的芯片是不規(guī)則芯片；GND可能插座引腳為7，8，9，10。為正確找出芯片的GND插座的具體位置，選用了CD4052芯片。CD4052是一個(gè)雙4選一的多路模擬選擇開關(guān)。其管腳的12，14，15，11 腳分別對(duì)應(yīng)于插座的引腳7，8，9，10。應(yīng)用時(shí)可以通過(guò)單片機(jī)對(duì)A/B的控制來(lái)選擇輸入為哪一路，例如：需要從4路輸入中選擇第二路輸入，假設(shè)使用的是 Y 組，那么單片機(jī)只需要分別給 A和B 送 1和0即可選中該路，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理，注意第 6 腳為使能腳，只有為0時(shí)，才會(huì)有通道被選中輸出。

將待測(cè)芯片放入芯片測(cè)試插座擰緊并通上電源后，在鍵盤鍵入芯片的型號(hào)后，點(diǎn)擊“確定”鍵，結(jié)果芯片是好的會(huì)顯示“GOOD”，如果是壞的便顯示“FAIL”。對(duì)于庫(kù)中沒有的芯片則顯示“ERROR”，輸入錯(cuò)誤的型號(hào)可以點(diǎn)擊“清零”鍵。

為了檢測(cè)該測(cè)試儀的可靠性，選取常用的CMOS、TTL系列芯片進(jìn)行測(cè)試與驗(yàn)證，其中CMOS系列芯片5個(gè)，TTL系列芯片5個(gè)。預(yù)先設(shè)有電源故障、接地故障、輸入腳故障、輸出腳故障、正常等多種情況，通過(guò)本測(cè)試儀進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)，均能準(zhǔn)確檢測(cè)出芯片的正常與否，并能準(zhǔn)確指出有故障芯片的故障引腳，選取的測(cè)試樣品正確率達(dá)100%，具體如表1所示。因此，本測(cè)試儀在芯片的測(cè)試中有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

表1 測(cè)試儀可靠性測(cè)試表

與一般同類型測(cè)試儀比較，本實(shí)施例采用鋰電池供電，移動(dòng)方便，工作性能穩(wěn)定，輸出結(jié)果準(zhǔn)確。同時(shí)，利用VB開發(fā)環(huán)境通過(guò)串行通信實(shí)現(xiàn)了與PC機(jī)的聯(lián)機(jī)功能，使儀器的測(cè)試能力得到加強(qiáng)。人機(jī)界面友好，操作方便。

值得一提的是，本實(shí)用新型保護(hù)的是硬件結(jié)構(gòu)，至于設(shè)計(jì)測(cè)試方法不要求保護(hù)。以上僅為本實(shí)用新型實(shí)施例中一個(gè)較佳的實(shí)施方案。但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方案，凡按本實(shí)用新型方案所做的任何均等變化和修飾，所產(chǎn)生的功能作用未超出本方案的范圍時(shí)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。