【文章內(nèi)容簡介】 電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復位，RST端的高電平信號必須維持足夠長的時間。上電時，Vcc的上升時間約為10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10MHz，起振時間為1ms；晶振頻率為1MHz，起振時間則為10ms。在圖33的復位電路中，當Vcc掉電時，必然會使RST端電壓迅速下降到0V以下， 上電復位 手動按鈕復位手動按鈕復位需要人為在RST端施加大于兩個機器周期（24個振蕩周期）的高電平，使單片機完成內(nèi)部的復位工作。一般采用的方法是在RST端和電源Vcc之間接一個按鈕。本設計采用的是手動復位，電路如圖34所示。當不按按鍵時，電容處于充電狀態(tài)，當人為地按下按鍵時，電容開始放電，與200歐姆的電阻組成一個RC回路，整個過程產(chǎn)生一個高電平脈沖，這個脈沖遠大于兩個機器周期，因此，人的動作再快也會使按鍵保持接通達數(shù)十毫秒，完全能夠滿足復位的時間要求。R6是為了保證按鍵按下后RST端為高電平。 手動按鈕復位 鍵盤電路的設計鍵盤是計算機不可缺少的輸入設備，是實現(xiàn)人機對話的紐帶。鍵盤的結(jié)構(gòu)形式通常有兩種，即矩陣式鍵盤和獨立式鍵盤。矩陣式鍵盤（編碼式）常用于按鍵個數(shù)較多的場合，它的按鍵位于行、列的交叉點上。案件的作用只是相應接點接通或斷開，被按按鍵在行列中所在的接點配合相應程序可產(chǎn)生鍵碼。矩陣式鍵盤的硬件電路簡單，較為常用。常用44矩陣式鍵盤電路如圖37所示。鍵盤的工作方式一般有編程掃描方式和中斷掃描方式兩種。編程掃描工作方式是利用CPU在完成其它工作的空余掃描子程序，來響應鍵輸入要求。在執(zhí)行鍵功能程序時，CPU不再響應鍵輸入要求。中斷工作方式。即只有在鍵盤有鍵按下時，發(fā)中斷申請，CPU相應中斷請求后，轉(zhuǎn)中斷服務程序，進行鍵盤掃描，識別鍵碼。 44矩陣式鍵盤電路獨立式鍵盤（非編碼式）硬件電路如圖38所示。當按下鍵盤時產(chǎn)生一個電平變化（通常為低電平），向CPU申請中斷，或通過I/O口采用程序查詢方式，檢測按鍵是否按下；當CPU確認鍵盤按下時，程序轉(zhuǎn)向執(zhí)行按鍵功能。這種鍵盤的各個按鍵相互獨立，狀態(tài)互不影響；該鍵盤使用方便，編程簡單，但在按鍵較多時硬件電路復雜，占用CPU的資源較多，因此常用于按鍵個數(shù)較少的場合。按鍵屬于電平開關(guān)，在按按鍵時會有抖動。因此，在按鍵抖動期間CPU掃描鍵盤必然會得到錯誤信息，常用的解決辦法是：在硬件方面可在按鍵兩端加濾波電容（）或選用邏輯開關(guān)；在軟件方面可設置一定的延時（通常20ms左右），使按鍵按下延時穩(wěn)定后CPU再讀入鍵值。數(shù)碼管不同位顯示的時間間隔可以通過調(diào)整延時程序的延時長短來完成。數(shù)碼管顯示的時間間隔也能夠確定數(shù)碼管顯示時的亮度，若顯示的時間間隔長，顯示時數(shù)碼管的亮度將亮些，若顯示的時間間隔短，顯示時數(shù)碼管的亮度將暗些。若顯示的時間間隔過長的話，數(shù)碼管顯示時將產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。所以，在調(diào)整顯示的時間間隔時，即要考慮到顯示時數(shù)碼管的亮度，又要數(shù)碼管顯示時不產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。矩陣鍵盤驅(qū)動的主要作用就是實時監(jiān)測外部按鍵中斷，一旦發(fā)現(xiàn)外部有鍵按下就向內(nèi)核發(fā)送鍵盤消息實現(xiàn)鍵盤輸入功能。鍵盤驅(qū)動創(chuàng)建了中斷服務線程和4個鍵盤中斷事件，每行按鍵對應一個鍵盤中斷事件。有鍵被按下時，中斷服務例程得到對應的中斷標識符并報告給系統(tǒng)任務調(diào)度進程，同時產(chǎn)生鍵盤中斷事件，鍵盤中斷服務線程響應鍵盤中斷事件，開始掃描矩陣鍵盤。根據(jù)產(chǎn)生的中斷事件類型不同，可以首先確定被按下鍵的行位置。由于鍵盤被按下后，該鍵對應的行和列被連通，因此根據(jù)判斷各列對應的I/O口的電平，可以得到被按下鍵的列位置；得到按鍵的準確位置后，通過向操作系統(tǒng)發(fā)送鍵盤消息KEYBD_EVENT,實現(xiàn)一次鍵盤輸入。循環(huán)掃描鍵盤，直到按鍵被彈起則發(fā)送KEYEVENTF_KEYUP事件。 獨立式鍵盤電路根據(jù)本測試儀的要求，待測或要查閱的芯片的型號需要由鍵盤選中，測試程序啟動命令需要由鍵盤鍵入。由于本設計只是簡易測試數(shù)字集成電路，對鍵盤個數(shù)要求不多，因此采用獨立式鍵盤，共設置4個按鍵（S1，S2，S3，S4），。，起限流保護作用。當有鍵按下時為低電平，無鍵按下時則為高電平。同時，為了防止按鍵時產(chǎn)生抖動。電路如圖36所示。 PC機與單片機串行通信通道的設計串行通信因信號線少，成本低，有多種可供選擇的傳送速率，又有調(diào)制/解調(diào)功能而特別適合距離較遠，通信點較多的場合。采用PC機作為上位機是因為PC機軟硬件資源豐富，人機交互能力好，通用性強。此外，由于目前PC機使用的WindowsXP操作系統(tǒng)也提供了一個強大的軟件開發(fā)平臺。單片機與PC機通過串行口連接，操作簡便，易用性強。此外，通過主機提供的軟硬件資源，提供給用戶的是測試儀的交互界面，使人機對話方便、直觀、智能化，改善了用戶的操作環(huán)境，加強了測試儀的工作必能。用戶可通過菜單控制測試儀的工作狀態(tài)：完成激勵文件、控制文件的裝載，響應結(jié)果的回傳以及對測試結(jié)果的最終處理。 單片機與PC串行通信的實現(xiàn)單片機和PC機行的串行通信一般采用RS23RS422或RS485總線標準接口。但由于PC機有現(xiàn)成的RS232標準串行口，所以本測試系統(tǒng)選擇采用RS232總線標準接口。單片機有一個全雙工串行口，但它不是標準的RS232串行口，RS232總線標準接口規(guī)定的電平和一般微處理器的邏輯電平不一致，必須進行電平轉(zhuǎn)換，因此在本測試系統(tǒng)中采用MAX232進行RS232C電平與TTL電平的相互轉(zhuǎn)換。為保證通信的可靠，在選擇接口時必須注意。通信的速率；通信距離；抗干擾能力；組網(wǎng)方式。根據(jù)本測試系統(tǒng)的要求，本文采用RS232C串行總線接口與單片機通信的方法。表31 RS232 9針接口各引腳的信號功能引腳名稱功能信號方向1DCD載波信號檢測DCEDTE2RXD接受DCEDTE3TXD發(fā)送DCEDTE4DTRDTE準備就緒DCEDTE5GND信號地6DSRDCE準備就緒DCEDTE7RTSDTE請求發(fā)送數(shù)據(jù)DCEDTE8CTSDCE清除發(fā)送DCEDTE9RI振鈴指示DCEDTERS232C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA在40年前為公共電話網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信而制定的串行通信標準，由于RS232C的發(fā)送和接收是“對地”而言的，采用非平衡模式傳輸，存在共地噪聲，所以其最大傳輸距離和速率在標準中被限定為15米和192500bit。從電氣特性而言，RS232C總線的邏輯電平與TTL電平完全不兼容，總線中的任何一條信號線的電平均為負邏輯關(guān)系，邏輯“0”規(guī)定為+5V～+15V之間，邏輯“1”規(guī)定為－5V～－15V之間，噪聲容限為2V。即要求接收器能識別低至3V的信號作為邏輯“0” ，高到+3V的信號作為邏輯“l(fā)”。 TTL/RS232電平轉(zhuǎn)換及其接口電路RS232規(guī)定的電平和一般微處理器的邏輯電平不一致，必須進行電平轉(zhuǎn)換。MCl488和MCl489芯片為早期的RS232至TTL邏輯電平的轉(zhuǎn)換芯片，采用該芯片的主要缺點是電路需要+12V電壓，不適合用于低功耗的系統(tǒng)。MAX232是MAXIM公司生產(chǎn)的，包含兩路驅(qū)動器和接收器的RS232轉(zhuǎn)換芯片，單一電源供電，電壓值從+～+。芯片內(nèi)部有一個電壓轉(zhuǎn)換器，可以把輸入的+5V電壓轉(zhuǎn)換為RS232接口所需的+10V電壓，尤其適用于沒有+12V的單電源系統(tǒng)。本設計采用MAX232單+5V電壓驅(qū)動的轉(zhuǎn)換芯片，MCS51的TXD端接芯片的T1IN端，芯片的T1OUT端接PC的接插件的第3腳；RXD端接芯片的R1OUT端，芯片的R1IN接PC的接插件的第2腳；接插件的GND端（第5腳）接芯片的GND端。，屬于電磁兼容的輔助設計。其中，可選用一般的瓷片電容，CC1C1C13可選用耐壓值至少大于16V、注意電容的極性不能接反。 串行接口電平轉(zhuǎn)換電路 20管腳測試芯片插座電路由于各IC塊的引腳數(shù)和寬度不一致，且電源和地的位置因片而異，所以待測芯片插座的引腳必須有選擇性地加以控制。根據(jù)對TTL74/54系列和CMOS4000/4500常見的200余種芯片的統(tǒng)計，20引腳以內(nèi)的芯片占90％以上。通過對有關(guān)文獻中的IC資料統(tǒng)計和歸類，列出20腳以內(nèi)規(guī)則芯片的引腳數(shù)、Vcc和GND的位置情況，見表34。本設計只是簡易測試數(shù)字集成電路，因此其測試數(shù)據(jù)庫主要收錄了常用的規(guī)則芯片，規(guī)則芯片的右上腳都為電源(Vcc)，左下腳都為地(GND)。所以，在設計插座時作出如下規(guī)定：將插座的的第10管腳固定為地端，第20管腳固定為Vcc，在插入被測芯片時，芯片的地端管腳插入插座的地端，其它管腳則依次插入。在本設計中，測試數(shù)據(jù)庫中的IC芯片為常見的規(guī)則芯片，引腳有1118和20腳。在將插座的第20腳固定為Vcc后，就需要根據(jù)不同型號芯片的Vcc位置不同來自動控制Vcc的接口。因此，本設計采用增強型P溝道的MOS管來切換Vcc的位置，如圖310所示。圖中3個P溝道MOS管的漏極分別接插座的1119管腳，、源極同時接Vcc。、119管腳。根據(jù)增強型P溝道的MOS管的轉(zhuǎn)移的性，當單片機給柵極送高電平時，源極電壓高于柵極電壓，UGSUGS(off)，因此漏極電流ID=0。以測試16管腳芯片為例，將芯片插入插座后，芯片的Vcc在插座的第18腳，此時Q3的漏極電流ID=0，第17管腳沒有與Vcc接通；，源極電壓低于柵極電壓，UGSUGS(off)，ID不為零，即插座第18管腳與Vcc接通，充當芯片電源。，即可完成16管腳芯片的測試。 插座電源自動控制電路 第 4 章 軟件系統(tǒng)設計 方案選擇在數(shù)字電路系統(tǒng)中，集成電路的錯誤通常分為兩類：一類是邏輯錯，一類是參數(shù)錯。對于一個可靠的系統(tǒng)，必須檢測并維護所使用的集成電路芯片是否有這兩種錯誤。在數(shù)字系統(tǒng)中檢測這些錯誤可用三種有效的方法。(1)DC測試(靜態(tài)或功能測試)；(2)AC測試(動態(tài)或參數(shù)測試)；(3)時鐘頻率測試。DC檢測；從輸入端施加預先編好的激勵信號，觀察由此產(chǎn)生的輸出響應，并與已知的預期正確結(jié)果進行比較，一致則表示系統(tǒng)J下常，不一致則表示系統(tǒng)有故障。AC檢測：用來檢測參數(shù)錯誤，該種檢測測試與時間有關(guān)的系統(tǒng)性能和系統(tǒng)各點的實際的電壓和電流。AC檢測通常是用手工來做的。時鐘頻率測試與DC檢測相似。所不同的是測試的輸入數(shù)據(jù)是按一定的頻率加到系統(tǒng)上的，這一頻率近于被測系統(tǒng)運行時的頻率。數(shù)字集成電路的DC測試，尤其是小規(guī)模集成電路和許多中規(guī)模集成電路芯片的測試非常重要，而且比其它的測試用的更多。在本設計中就采用了數(shù)字集成電路的DC測試。 軟件主程序流程圖在本設計中，以MCS51單片機為核心，控制整個測試過程。當單片機手動復位后，液晶顯示器開始初始化，然后進入開機界面。再由鍵盤選擇進入測試模式。進入查詢模式后，通過鍵盤選中所要查詢芯片型號，顯示器顯示其邏輯功能；進入測試模式后，先用鍵盤選中所要測試芯片型號，然后由單片機發(fā)送測試信號，通過和測試數(shù)據(jù)庫中的真值表對照，判斷芯片是否損壞并顯示測試結(jié)果。具體程序及注釋如下：ORG 0000H AJMP main ORG 0030Hmain: MOV SP,60H CLR LCD_CS 。準備lcd引腳信號 CLR LCD_SID CLR LCD_CLK ACALL KEY 。按鍵初始化 LCALL LCDreset 。lcd初始化 MOV DPTR,boot_char11 。顯示開機界面 ACALL dischar1 MOV DPTR,boot_char12 ACALL dischar2S1_loop: JNB S1,START1　　　　　　 　。 循環(huán)等待S1鍵按下，默認進入菜單（光標指在器件檢測） AJMP S1_loop 主程序流程圖 LCD1602液晶顯示電路和鍵盤電路的軟件設計本設計的每個模塊都是圍繞單片機來進行設計，再通過按鍵控制每一步的具體操作，并在液晶顯示屏上顯示