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1、郑州科技学院微机原理与接口技术课程设计题 目 基于8255集成电路的测试的设计与实现 学生姓名 郑州科技学院 微机原理与接口技术课程设计任务书专业 计算机科学与技术 班级2012级1班 学号 201215002 姓名 姜丽丽 一、设计题目 基于8255集成电路的测试的设计与实现 二、设计任务与要求（1）8255支持的结构与功能；（2）8255的编程；（3）8255的工作方式；（4）8255集成电路的测试。三、参考文献1 微机原理及接口技术2 微机原理及接口技术实验指导书 3 谭博学 苗汇静主编. 集成电路原理及应用（第二版）电子工业出版社。4 汇编语言程序设计 中国水利水电出版社 相伟主编5网
2、上资料四、设计时间 2015 年 1 月5 日 至 2015 年 1 月 11 日指导教师签名： 2015 年 1 月 5 日目 录1 引 言11.1 课题的研究背景及意义11.2 国内外集成电路测试系统现状21.2课程设计的目的42 设计方案与论证52.1 本设计所要解决的主要问题53 设计原理及功能说明63.1工作原理63.2 测试原理图73.3功能说明83.4程序主要代码94 调试与结果测试115 总结15附录1：总体电路原理图18附录2：元器件清单19摘 要随着集成电路日益广泛的应用，其相关的测试技术也显得愈发重要。为了保证集成电路的功能和性能参数符合技术要求，在集成电路的设计验证、产
3、品检验以及现场维护等方面都需要对集成电路进行测试。而测试设备是必不可少的工具，因此研究它们的测试技术和开发测试设备具有重要的意义。本文所设计的集成电路测试的核心，构建集成电路的测试，该测试能够通过程序对集成芯片插座进行控制和测试，可以完成对74LS00系列芯片的测试。测试仪使用了串口通信方式的LCD液晶显示器，以便节省出更多的接口供测试更多引脚的集成电路。针对不同型号的集成电路和GND位置不同，在电路中使用了P渠道引脚来作为Vcc切换开关。测试设计了总线标准接口，能够实现与PC机的联机。通过对大量的TTL集成电路的分析，建立了测试。通过编写测试程序，最终以速度快、准确率高的测试结果实现了测试7
4、4LS00系列芯片的任务。 论文阐述此次设计的背景及意义、集成电路测试系统现状、本文要解决的主要问题，对系统总体方案进行描述，详细说明整个硬件系统的构成和叙述测试结果1。通过对实验电路和程序进行测试和试运行，结果证明达到了设计要求。以集成电路的测试，硬件电路简单可靠，软件测试精确快速。并且具有体积小、重量轻、成本低等优点。关键词：集成电路，功能测试，LCD夜晶屏幕，74LS00芯片1 引 言随着“软件无线电”技术和集成电路技术的飞速发展，用集成控制方法从一个参考频率源产生多种频率的技术集成电路被广泛应用。具体体现在相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可产生宽带正交信号及其他
5、多种调制信号、可编程和全控制化、控制灵活方便等方面，并具有极高的性价比。现已广泛应用于通讯、导航、雷达、遥控遥测、电子对抗以及现代化的仪器仪表工业等领域。美国AD公司推出的高集成度的采用先进的CMOS技术的集成电路2。AD9850是高稳定度的集成电路合成器件，内部数据输入寄存器、可编程控制系统、高性能数/模转换器（DAC）及高速比较器，能实现可编程编程控制的集成电路和时钟发生器，如接上精密时钟源，AD9850可产生一个频谱纯净、频率和相位都可编程控制的正弦信号。AD9850中包含高速比较器，正弦波也可直接用作频率信号源，也可通过比较器转换成方波，作为时钟输出。本文主要介绍了集成电路和 74LS
6、00芯片的工作原理、主要特点及应用设计。1.1 课题的研究背景及意义集成电路是二十世纪发展起来的新型高技术产业之一，也是二十一世纪全面进入信息化社会的必要前提和基础。自1958年德克萨斯仪器公司制造出第一款集成电路以来，集成电路产业一直保持着惊人的发展速度，在信息化时代的今天，集成电路的发展以及应用显得尤为引人注目。从电子管、晶体管、中小规模集成电路、超大规模集成电路，发展到当今市场主流的专用集成电路，乃至现处于飞速发展阶段的系统及芯片，集成电路始终沿着速度更快、集成度更高、规模更大的方向不断发展。到目前为止，集成电路仍然基本上遵循着摩尔定律发展，即集成度几乎每18个月增长一倍。随着集成规模的
7、进一步扩大，集成电路的应用领域日益扩大，无论是在军事方面的高科技应用，还是在人们日常生活方面的普通应用，集成电路都发挥着举足轻重的作用，因此，集成电路的可靠性显得越来越重要。为了保证集成电路的功能和性能参数符合技术要求，发挥其在整个电路系统中的重要作用，在集成电路的设计验证、产品检验以及现场维护等方面都需要对集成电路进行测试，测试技术已经成为谋求集成电路生存与发展的一门支撑技术3。无论是元件还是电路和系统，由于制造工艺的限制、使用寿命以及工作条件等影响，故障的产生是不可避免的，所以集成电路的测试便成为亟需解决的问题。尤其是在教学过程中，学生要熟悉并掌握某些型号集成电路芯片的逻辑功能及使用方法，
8、就必须要反复进行实验，在经过大量的实验以后，芯片肯定会由于各种原因而产生故障，若是更换新的芯片，会过于浪费，因此这势必会成为教学过程中的障碍。本论文将设计一种简易测试集成电路芯片的仪器，根据其逻辑功能的真值表，测试其功能，判断其是否能正常工作，据此还可进行对已损坏芯片进行维修。这不仅能解决集成电路芯片教学过程中的有关问题，节约成本，更能在测试过程中使学生更加深刻了解集成电路相关知识。1.2 国内外集成电路测试系统现状目前有两种集成电路测试系统，一种是整板测试，称板级测试系统。另一种是对单个芯片测试称芯片级测试系统。电路板的测试可分为带微处理器的电路板的测试和不带微处理器的电路板的测试，即CPU
9、板和普通电路板的测试。芯片级测试又分在线测试和离线测试。所谓在线测试是指对焊接在电路板上的各种芯片做逻辑测试和故障诊断；而离线测试是对脱离电路板的芯片进行测试和故障判断。在单个芯片测试系统中，有专门用来测试芯片的仪器，此类仪器设计较为复杂，技术含量高，操作也要求比较专业。另一种测试系统是在使用过程中将测试芯片作为辅助功能的。目前国内有一款仪器就属于这种类型，它是南京西尔特公司生产的型号为SUPERPRO/3000U的通用编程器。编程器是一个把可编程的集成电路写上数据的工具,编程器主要用于存储器(含BIOS)之类的芯片的编程（或称刷写）。基本配置48脚万能驱动电路。所选购的适配器都是通用的（插在
10、DIP48锁紧座上）,即支持同封装所有类型器件,48脚及以下DIP器件无需适配器直接支持。在主机上以PEP3000驱动扩展器替换标准DIP48驱动模块后万能驱动电路路数达到100,则直至100脚的器件均可使用通用适配器（有些器件也可选用专用适配器,直接插在DIP48插座上,则无需换装PEP3000）。通用适配器保证快速新器件支持。I/O电平由DAC控制,直接支持低达1.5V的低压器件。更先进的集成电路极大抑制工作噪声,配合IC厂家认证的算法,无论是低电压器件、二手器件还是低品质器件均能保证极高的编程良品率。编程结果可选择芯片的不同而不同,保证结果持久稳固。在其编写程序的主要功能的基础上，还可测
11、试标准TTL/COMS电路,并能自动判断型号。通过向被测芯片发送信号检验其输出电平，再根据事先存入资源库的芯片逻辑功能真值表来判断其型号。通用编程器另外一个重要特点是具有管脚接触不良检测功能。平时锁紧座处于悬空状态，放入任何IC都不会因为原有的电压造成短路或者烧坏IC。当进行编程等操作时，通用编程器首先采用独特的专用总线，利用微弱的信号检测管脚接触状况。只有接触良好才施加所需电压，并且判断器件的ID代码，只有ID代码正确后才进行编程操作；如果接触不良，立刻连续图形显示接触不良状况（集成电路系列产品特有的功能），直到接触良好才进行操作4。在图形显示器件接触不良的时候，可以形象的看到器件每一个管脚
12、的接触状况。特别是器件有一些管脚处于接触良好与接触不良之间的状态，如果不用连续的图形显示，例如仅仅一次的数字显示，是不能很好地发现问题的，如果遇到这种情况，与管脚相应的LCD灯会不断闪烁，并提示“接触不良”字样。同时通用编程器特有的管脚接触不良检测功能，有效防止了因为器件放反、部分管脚短路、接触不良等原因所造成的损失。1.2 课程设计的目的通过对四与非门（74LS00）集成电路芯片的测试,了解测试一般数字集成电路方法，进一步熟悉可编程并行接口8255 的使用。课程设计注重提高学生应用能力、创新能力。在掌握了基本的实验方法和实验技能且理论教学完成的基础上，要求学生通过一周的集中工作，初步锻炼综合
13、运用所学知识的能力，通过讨论与合作，完成一项完整的设计工作。更深入的了解微机芯片的用法和程序的完成过程，调试方法及技巧。通过这个环节来加深对微机原理与接口技术所学内容的理解和融会贯通。2 设计方案与论证2.1 本设计所要解决的主要问题基于8255A集成电路测试属于芯片级集成电路逻辑功能测试系统，主要采用功能验证测试法产生测试矢量，离线完成20脚以下TTL74/54等系列芯片的测试。为此，在本文中要解决的问题主要有：(1)测试自动化，20脚测试插座固定，测试范围不受被测器件的输入、输出、电源和地的位置的限制。(2)同型号大批量器件测试简捷方便，效率很高。(3)能测试TTL74/54系列的门电路，
14、译码器等器件。 (4)可查阅测试数据库内所有芯片的逻辑功能，作为电子手册使用。(5)整机电源电压为+5V，供电方式为直流稳压电源。(6)可脱机工作，携带方便，轻巧美观。综上所述，我们将从测试系统工作原理出发，借鉴一些成熟的经验，查阅了大量的资料，经过分析比较，确立了总体方案和构建硬件系统；通过对大量TTL集成电路的统计和分析，利用功能验证测试算法建立了测试数据库，编制了测试程序，最终完成整个集成电路的设计。3 设计原理及功能说明3.1 工作原理 8255芯片有三种工作方式：基本输入/输出方式（方式0）、选通工作方式（方式1）、双向传送方式（方式2）。这次测试的工作方式是方式0：方式0相当于三个
15、独立的8位简单接口，各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出。C端口可以是一个8位的简单接口，也可以分为两个独立的4位端口。方式0常用于连接简单外设（适于无条件或查询方式）。常使A端口和B端口作为8位数据的输入或输出口，使C口的某些位作状态输入5。测试原理：由于每个集成电路都有8个输入端和4个输出端，因此我们可设置8255A的端口A与B工作在方式0，且A口作输出，其8位分别与集成电路的8个输入端相连，这样便可测试这3类集成电路，对于门电路的识别，只要每个门电路的二个输入端从00变化到11，通过读取其输出值，便可判断出门电路的类型，如表1所示：表3-1 集成电路的输出值输 入输出门电路A口B口低4位输入
