序言随着数字技术的飞速发展，各种集成电路在电路中被大量使用1。数字集成电路是 指采用一定的生产工艺，将晶体管、电阻、电容等元件及其连线制作在同一块半导体基 片上，并封装于一个管壳内所构成的单元。随着新工艺、新技术的不断发展和对数字电 路应用要求的不断提高，在短短的几十年时间，数字集成电路从小规模、中规模、大规 模发展到超大规模、巨大规模，经历了一个不断完善的过程。对一用户来讲，一旦选用某型号集成电路芯片后，那么其逻辑功能正确与否成为关 键，另外有些芯片铭牌被涂改，也可以通过逻辑功能来判断其型号。集成电路测试系统 作为一个测试门类受到很多国家的高度重视。40年来，随着集成电路发展到第四代，集 成电路测试仪也从最初测试小规模集成电路发展到测试中规模、大规模和超大规模集成 电路。近十年来，数字集成电路的应用已十分广泛，其产品渗透到生产、生活的各个领 域，正在形成一场数字技术革命。现在市场上虽然有一些集成电路的测试仪器，但是 价格都很高，本课题设计这个系统就是针对简单组合电路完成的测试。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统的 控制检测技术日新月异的更新，在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往 往是作为一个核心部件来使用，但仅有单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结 构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善，达到最理想的效果。所以用单 片机来测试集成电路，两者相结合则是一个很好的方法。本次设计是基于单片机技术以及数字电路相结合的一个应用4。利用所需测试芯片 的一些相关的引脚功能，通过单片机软件对芯片真值表进行相关处理，得到标准的数据 显示。然后利用数码管静态显示，从而得到最简单的显示电路。在此基础上再加入相应 的控制功能：通过设定芯片的正确真值表实现指示灯的显示（好的绿灯表示，坏的则用 红灯以及报警）。此外还有按键扫描电路和测试电路。文章结构如下：第1章介绍了组合逻辑电路测试的设计方案以及总体的设计思路和 框图，第2章介绍了硬件电路的各个模块，第3章介绍了软件的流程及设计软件，第4 章介绍了软、硬件的调试及总体的调试方法。第1章 设计方案的确定以及系统的总体设计1.1设计方案的确定此设计是将单片机技术和数字电路相结合，因此在单片机上加外围电路来实现其 测试功能。首先硬件电路的设计上为了追求简单方便，在显示电路中利用芯片164采 用串扩并的接法，静态显示，并且采用六位的数码管电路，来显示所测芯片的型号，这 样更直观。在按键设定电路中，采用了独立扫描方法。单片机采用功能强大价格低的 AT89C52,它支持快写操作，方便调试与维护。在控制部分采用继电器输出，满足一般 的工作条件。其次，为了使结果能更好的表现出来，所以在系统的设计上加了指示电路 （报警灯装置）。这样就完善了整个系统的设计。1.2设计前的准备1.2.1设计简述1、数字逻辑电路按逻辑功能分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。其中组合 电路的设计是根据逻辑功能的要求，设计出实现该功能的最优逻辑电路。从采用的的 器件来看，可以分为用小规模集成电路、中规模集成电路和大规模集成电路。本次设计 采用的是基本逻辑门电路：74LS138（38线译码器、复工器）、74LS151（8选1数据 选择器）、74LS85 （四位数字比较器）、74LS160 （可预置BCD异步清除计数器）、74LS86（两输入异或门）、74LS90（BCD同步加、减计数器）。其具体介绍在第二章的芯片介绍 中。2、单片机应用系统设计包含有硬件设计与软件设计两部分，设计内容有：1）系统扩展。通过系统扩展，构成一个完善的计算机系统，它是单片机应用系统中的核心部分。系统的扩展方法、内容、规模与所选用的单片机系列， 以及供应状态有关，不同系列的单片机，内部结构、外部总线特征均不相同。2) 通道与接口设计。由于这些通道大都是通过I/O 口进行配置的，与单片机本 身联系不甚紧密，故大多数接口电路都能方便地移植到其它类型的单片机 应用系统中去。3) 系统抗干扰设计，抗干扰设计要贯穿在应用系统设计的全过程。从总体方 案、器件选择到电路系统设计；从硬件系统设计到软件程序设计；从印刷 电路板到仪器化系统布线等，都要把抗干扰设计列为一项重要工作。4) 应用软件设计。应用软件设计是根据指令系统及系统功能要求进行的，因此， 指令系统功能好坏对应用系统软件设计影响很大。目前各种单片机指令系 统各不相同，极大地阻碍了单片机技术的交流与发展。3、通过了解这些芯片的性能，把其真值表列入程序中。通过单片机给出其输入信 号，然后再用单片机读出其输出信号。1. 2. 2开发语言及编译器介绍1、汇编语言和C语言7目前在开发51单片机系统时，使用的最多的开发语言是汇编语言和C语言，这两 种语言都有良好的编译器支持，有为数总舵的开发人员使用。汇编语言多用于对实时性要求很高的场合，或是底层函数的编写。比如矢量控制的 异步电机和同步电机，以及汽车电子和安全气囊的设计等。使用汇编语言的好处是代码 紧凑、效率高，可以获得很高的实时性。但其缺点是对处理器的系统和指令系统要了解 很清楚，编写的代码不利于阅读和移植，模块性差等。使用高级语言(如C语言)开发单片机控制系统就能弥补使用汇编语言的上述缺点， 使开发人员可以再不是很了解处理器内部细节和指令系统的情况下，把注意力集中在系 统的功能实现上，使代码的编写、阅读、移植和模块化得到很好的实现。而且由于51 单片机C语言的编译器效率极高，目前对于51核单片机的开发大多采用C语言的形式 进行开发。2、编译器和Keil C51编译器处理器只是一台机器，它无法读懂各种语言，必须将高级语言经过转化成处理器能 够读懂的机器语言。这个过程就叫做编译，实现这个过程的工具就叫做编译器。编译器是将便于编写、阅读、维护的高级计算机语言编译为计算机能识别、运行的 低级机器语言的程序。编译器将源程序(Source program)作为输入，编译产生使用目 标语言(Target language)的等价程序。源程序一般为高级语言(High-level language), 如Pascal、C+等，而目标语言则是目标机器的目标代码(Object code)，有时也称做 机器代码(Machine code)。一个现代编译器的主要工作流程为：源程序(Source code )-预处理器 (Preprocessor)编译器(Compiler)汇编程序(Assembler)目标程序(Object code)连接器(链接器，Linker)可执行程序(Executables)。对于编译器而言，一下几个性能指标非常重要：对浮点变量和浮点运算的支持；编译之后的代码长度；对库函数的支持。对于51单片机的C语言程序来说，实现上面功能的编译器有很多，但目前使用最 为广泛的编译器是Keil公司的Keil C51编译器。Keil C51编译器在遵循ANSI标准的同时，也专门为8051微控制器系列特别设计的 编译器。Keil C51编译器与标准的ANSI C语言编译器相比，主要差别在前者对C语言 的扩展能让用户充分使用51单片机的所有资源。这些差别主要表现在一下几个方面：-8051存储类型；存储模式；数据类型 C51指针函数Keil C51编译器相当于ANSI C语言编译器大多数扩展功能都是直接针对8051系列 CPU硬件的，充分理解其区别和特点，深入理解并应用C51对标准ANSI C的扩展是学习 C51的关键之一。1. 3系统的总体设计1.3.1设计的具体任务研究硬件原理，搭建系统硬件1）逐个调试硬件，实现各模块的基本功能2）编写软件，联合硬件仿真，实现系统设计3）通过学习电路板制作软件制作PCB板4）优化程序，烧入芯片实现单机运行功能1.3.2设计的总体构思及框图1、系统总体构思该系统核心是单片机，加上电源、数码管、按键以及继电器等部件组成。利用单片 机控制使数码管显示芯片型号。在此基础上加上按键设定功能和指示控制功能，通过按 键设定所对应的芯片的型号值，当显示的数据与放置的芯片一致时，此时如果芯片是好 的则给出绿灯指示标志，否则为相反。显示电路中考虑到本系统测量时需要大量的端口， 所以采用了串扩并的方法，这样能减少硬件的数量从而实现系统的完整化。2、系统框如图1-1所示：图1-1系统框图第2章硬件电路设计2.1芯片知识的介绍2.1.1AT89C52单片微型机的概述一、AT89C52功能特性描述AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存 储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚 完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上， 拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统 提供高灵活、超有效的解决方案。AT89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字 节RAM，32位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一 个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52可降至 0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振 荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。二、AT89C52单片机的主要性能：1、与MCS-51单片机产品兼容2、8K字节在系统可编程Flash存储器，1000次擦写周期3、全静态操作：0Hz33Hz4、三级加密程序存储器5、32个可编程I/O 口线6、三个16位定时器/计数器7、八个中断源8、全双工UART串行通道9、低功耗空闲和掉电模式10、掉电后中断可唤醒11、看门狗定时器12、双数据指针13、掉电标识符三、AT89C52存储器结构MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都 可以64K寻址。程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。对于 89C52，如果EA接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H1FFFH）开始，接着 从外部寻址，寻址地址为：2000HFFFFH。数据存储器：AT89C52有256字节片内数据 存储器。高128字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有 相同的地址，而物理上是分开的。当一条指令访问高于7FH的地址时，寻址方式决定CPU 访问高128字节RAM还是特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器 （SFR）。例如MOV 0A0H , #data是直接寻址指令访问0A0H （P2 口）存储单元，再如 MOV R0 , #data使用的是间接寻址方式访问高128字节RAM，R0内容为0A0H，访问 的是地址0A0H的寄存器，而不是?2 口（它的地址也是0A0H）。堆栈操作也是简介寻址方式。因此，高128字节数据RAM也可用于堆栈空间。四、AT89C52中断AT89C52有6个中断源：两个外部中断（INT0和INT1），三个定时中断（定时器0、1、2）和一个串行中断。这些中断如图所示每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存 器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效IE还包括一个中断允许总 控制位EA，它能一次禁止所有中断。如表所示，IE.6位是不可用的。对于AT89C52， IE.5位也是不