电子设计竞赛芯片型号测试仪TI转.docx
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电子设计竞赛芯片型号测试仪TI转
电子设计竞赛芯片型号测试仪【TI转】
IC测试仪
摘要
测试仪采用STC89C516RD单片机作为主机，两片STC89C58
RD+单片机和一片STC89C516RD单片机作为从机实现主体控制功能，能够测试
常规的数字逻辑IC，并且可以识别常规的单运放、双运放、四运放，能够计算并
显示被测试芯片的完好率；能够自动测试二极管的好坏、极性及正向管压降；区
分三极管的类型，并测出β值（被测对象任意插入）。
测试结果通过液晶显示，
用语音播报被测器件的型号、类型及功能好坏。
设计特点是实用、方便、容易操
作，提供了友好的人机交互界面，可以显示环境温度、时钟，并且可以通过操作
界面直接调节液晶对比度。
关键词：
二极管三极管型号测试单片机芯片
目录
一、系统设计要求...............................................................................................................................
1.1任务........................................................................................................................................
1.2要求........................................................................................................................................
1.2.1基本要求.....................................................................................................................
1.2.2发挥部分.....................................................................................................................
1.2.3评分标准.....................................................................................................................
1.2.4说明..............................................................................................................................
二、方案的比较论证及选择..............................................................................................................
2.1电源部分................................................................................................................................
2.2单片机主体控制部分...........................................................................................................
2.3数字IC测试部分.................................................................................................................
2.4运放测试部分.......................................................................................................................
2.5二极管测试部分...................................................................................................................
2.6三极管测试部分..................................................................................................................
2.7声音提示部分......................................................................................................................
2.8显示部分................................................................................................................................
2.9键盘部分..............................................................................................................................
2.10时钟部分............................................................................................................................
2.11环境温度测量部分...........................................................................................................
2.12总体设计框图...................................................................................................................
三、单元模块的设计.........................................................................................................................
3.1各单元模块功能介绍及电路设计.....................................................................................
3.1.1电源模块....................................................................................................................
3.1.2单片机主体控制模块...............................................................................................
3.1.3数字IC测试模块.....................................................................................................
3.1.4运放测试模块...........................................................................................................
3.1.5二、三极管测试模块..............................................................................................
3.1.6语音模块...................................................................................................................
3.1.7显示模块..................................................................................................................
3.1.8键盘模块..................................................................................................................
3.1.9时钟模块..................................................................................................................
3.1.10环境温度测量模块................................................................................................
3.2电路参数计算及元器件选择.............................................................................................
3.2.1电路参数计算...........................................................................................................
3.2.2元器件选择...............................................................................................................
3.3特殊元器件介绍.................................................................................................................
3.3各单元模块的连接.............................................................................................................
四、系统软件设计.............................................................................................................................
4.1软件设计工具和平台.........................................................................................................
4.2软件设计思想.....................................................................................................................
4.3软件设计流程图.................................................................................................................
4.3.1主控部分（如图4-1所示）....................................................................................
4.3.2二、三极管测试部分（如图4-2所示）................................................................
4.3.4数字IC测试（如图4-3所示）..............................................................................
4.3.3运放测试部分（如图4-4）.....................................................................................
五、系统调试与测试........................................................................................................................
5.1系统调试..............................................................................................................................
5.1.1调试所用仪器...........................................................................................................
5.1.2调试过程...................................................................................................................
5.2系统测试..............................................................................................................................
5.2.1系统实现的功能.......................................................................................................
5.2.2系统指标参数测试...................................................................................................
5.2.3系统功能及指标参数分析.......................................................................................
六、设计总结.....................................................................................................................................
6.1设计小结..............................................................................................................................
6.2对设计的进一步完善提出的意见和建议.........................................................................
七、参考文献.....................................................................................................................................
八、附系统原理图.............................................................................................................................
一、系统设计要求
1.1任务
设计并制作一台通用IC综合测试仪，能够测试IC的型号及及性能好坏，示
意图如图1所示。
图表01
1.2要求
1.2.1基本要求
（1）能够通过人机操作界面输入10种常用数字逻辑电路的逻辑关系及器件特性
参数，进入测试状态后可以自动对数字已输入的IC的好坏进行测试，并识别出型
号；（被测对象下端对其插入，小于等于20管脚）。
（2）测试的好坏结果通过不同的声音来提示，识别的型号通过数码管或LCD显
示；
（2）能够自动识别常规单运放、双运放及四运放的性能好坏（以741、358、348
为例）；
（4）使用LCD显示运放的识别结果，并带有声音提示。
1.2.2发挥部分
（1）增加二极管及三极管测试功能，能够自动测试二极管的好坏、极性及正向管
压降，区分三极管的类型，并测出β值（被测对象任意插入）；
（2）语音播报被测器件的型号、类型或及功能好坏；
（3）扩充被测74系列时序数字IC种类。
1.2.3评分标准
1.2.4说明
被测的三极管、运放、中小规模数字IC分别使用不同的插座。
二、方案的比较论证及选择
2.1电源部分
方案一：
如图2-1所示，经过220V市电，经过降压整流、滤波、稳压得到5V
电压。
方案二：
如图2-2所示，直接通过多路直流稳压电源提供12V电压，再通过
TI公司的三端稳压芯片LM7805稳压得到标准的5V电压。
方案比较与选择：
方案一需要一个变压器，变压器体积较大，把变压器放入
测试仪内部使作品体积大大的增大，影响成品美观！
方案二性价比高又能很好的
满足系统需求，而且方案一电路比方案二复杂。
因此，选择方案二，简单易行、稳定性好。
2.2单片机主体控制部分
方案一：
采用单个STC89C516RD单片机实现，采取I/O口复用。
方案二：
用一片STC89C516RD单片机作为主机，用三片STC89C516RD或
者STC89C58RD+单片机作为从机来实现系统主体控制部分，主机和从机之间进
行串口通信，主机主要负责接收从机采集的数据并且向从机发送命令，从机负责
采集测试数据并把数据发送给主机。
方案比较与选择：
鉴于本系统对于响应速度的要求并不是很高，STC单片机
可通过软件编程实现各种算法，且其技术成熟，成本低，应用广泛，四片单片机
工作，通过串口来进行通讯，减轻了单个CPU的负担，提高了系统的工作效率，
减少了I/O口复用引起的不便。
，且方案一外围器件繁多复杂，加大了制板难度，
而且容易引起I/O口驱动电流过小的情况。
因此，我们选择方案二。
2.3数字IC测试部分
方案一：
固定芯片的接地引脚，检测电源引脚，从上往下检测，一旦检测到
电源引脚，芯片就会有电流流过，从而找到电源引脚，然后采用“试探法”，根据
已知芯片的逻辑关系或者时序关系来来判断芯片型号，并且计算完整率；
方案二：
固定芯片的电源引脚，检测接地引脚，一旦检测到接地引脚，芯片
就会有电流流过，从而找到接地引脚，然后利用已知的逻辑关系或者时序关系来
来判断芯片型号。
方案比较与选择：
一般常用的数字逻辑IC的接地引脚都在芯片的最左下方，
电源引脚都在芯片的最右上方，由于不同型号的数字逻辑IC的引脚个数可能不
同，而且我们只用一个芯片插座来检测不同的数字逻辑IC，所以我们容易固定接
地引脚，不易固定电源引脚。
因此，选择方案一，单片机控制模拟开关来选择电源引脚。
2.4运放测试部分
方案：
让单片机控制模拟开关依次按四运放、双运放、单运放引脚间分布先
测试出VCC引脚，则可以知道为几运放，然后再通过单片机控制模拟开关为运
放搭建相应的放大电路，根据运放的电压放大关系推算出芯片的完好率。
2.5二极管测试部分
方案：
采用“试探法”，控制模拟开关先在二极管两端正/反各一次施加压降，
当加入的电压极性和二极管极性对应时就会有电流流过二极管，从而知道二极管
的极性，然后分别测试二极管两端的电压，从而计算出降压值。
2.6三极管测试部分
方案：
利用模拟开关选通A/D芯片TLC1549来分别测试待测三极管三个管
脚的电压，根据be或ce的电压约为0.7伏判断NPN或PNP，再计算b和c极的
电流，计算出β值。
2.7声音提示部分
方案一：
调用已编码的音乐，用单片机的定时器产生代码相应的方波，放出
音乐来完成声音提示。
方案二：
使用ISD2560系列单片永久性语音录放系统电路，可以按地址来分
段回放事先录制好的语音。
ISD2560具有60S的语音存储功能。
预先把每一段语
音的地址编成一个地址码表，存储在ROM中，使用时，只需从地址码表中查出
相应的地址码，赋值给ISD2560，再发出放音指令即可。
方案比较与选择：
由于ISD2560具有这种能播放多段语音的功能，可以直接
报出所有芯片的型号及性能，三极管直流放大倍数等，从而实现了语音播报被测
器件的型号、类型或者及功能好坏的扩展功能，具有明显的优势。
因此，采用方案二来语音播报被测器件的测试结果。
2.8显示部分
方案一：
采用数码管动态扫描显示；
方案二：
采用字符式LCD，以串行方式与单片机连接，并且用按钮式电子
电位器X9511来调节液晶对比度；
方案三：
采用点阵式LCD显示；
方案比较与选择：
方案一原理简单，编程容易，但是占用的单片机I/O口多，
在数码管过多的情况下，动态显示不仅占用很多单片机的运行时间，还会导致时
间段分配过多而导致动态显示是数码管闪烁，但是只能显示非常有限的符号和数
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