高校電子實驗數字積體電路檢測儀的設計論文
世界上第一個積體電路是1958 年德克薩斯儀器公司製造的，此後積體電路產業一直保持著驚人的發展速度，而數字積體電路的發展速度更快、整合度更高、規模更大。數字積體電路的應用領域日益擴大，目前已滲透到了無線通訊、自動控制、計算機技術等各個領域，大到航空航天裝置、醫療器械，小到計算機、數碼相機、收音機、耳麥等等，無論軍事還是民用方面，數字積體電路都發揮著舉足輕重的作用。與此同時，積體電路的老化損壞是不可避免的，其可靠性也變得尤為重要，故此，與之相應的'檢測技術就成為亟待解決的問題了。
現代生活中電子產品無處不在，而積體電路是構成電子產品的核心、靈魂。積體電路在電子產品設計製作中應用越來越廣泛，各種軍用、民用、醫療電子產品製作安裝過程和售後維修中都需對積體電路進行檢測。而在高校教學中，電子技術是專業基礎課，大量理工科院校課程體系中均設定電子實驗、電子工藝實習以及電子課程設計等實踐教學環節和內容。高校學生的畢業設計和大學生科技創新活動乃至教師的科研等，最終都將利用積體電路製作出電子成品來實現自己的設計理念。故此，積體電路滲透於各個方面，無論生產實踐還是教學、科研均需涉及到積體電路檢測問題。目前，市面出售的測試儀普遍存在價格高、體積大、自動化程度低，需人工干預等缺點。測試儀價格比較昂貴，離線測試儀一般幾千到上萬元，線上測試儀和國外進口儀器價格則更高。開發一款便攜、價廉、精準的數位電路的自動檢測儀器，可用於電子類的實習及實驗教學、大學生電子競賽、科技創新活動、課程設計、畢業設計、電器維修、科研等各個領域，用途廣泛。該測試系統硬體製作成本低，價效比高，適於高校師生使用。
1 系統設計目標
以微控制器為核心，設計一數字積體電路檢測儀系統，使其能對高校教學中常用的74LS 系列等數字積體電路進行功能測試。無需預先輸入積體電路型號，接通電源放置好被測晶片後即可執行自動檢測並輸出檢測結果，整個檢測過程無需人工干預，其主要效能、特色如下：
(1)置入被測晶片後，無需人工輸入晶片型號，系統即可自動識別、判斷其型號;
(2)自動判定晶片效能好壞，如部分損壞，判定具體損壞情況並輸出到顯示模組;
(3)可測晶片引腳數目20 以內，型號30 種以上，具備動態可擴充套件性。
2 系統總體方案
目前所用的測試積體電路晶片的方式主要分為線上和離線兩種方式，主要測試方法有電壓測量法、線上直流電阻普測法、電流跟蹤電壓法、線上直流電阻測量對比法、非線上資料與線上資料對比法等。本系統從數字積體電路特性和測試原理出發， 建立科學合理的故障模型，搭接外圍硬體電路，建立測試平臺，用C 語言程式設計，設計製作本數字積體電路測試儀， 使其能對高校電子實驗常用的74LS 系列等數字積體電路進行功能測試，系統總設計步驟分為五步。
(1)研究測試系統工作原理及數字積體電路檢測機理，根據測試目標和技術引數要求，確立總體方案;
(2)研究各待測數字積體電路工作方式和特性，制定相應故障模型，確立各模組的具體實施方案和實施條件;
(3)建立待測元件資訊庫，研究並建立測試策略，制定程式流程圖，編譯微控制器程式並進行模擬除錯;
(4)研究電源電路工作原理，設計電源供電模組、顯示模組以及外圍電路，搭建系統硬體平臺並進行測試;
(5)軟硬體綜合除錯，系統統調測試後焊接、製作、完成。
3 系統設計步驟
3.1 系統硬體電路設計
測試儀硬體電路部分以51 系列微控制器為核心， 配以液晶屏做顯示器，主要包括電源模組、資料採集處理模組、顯示模組、DUT 底座、開關、按鍵等，如圖所示。
3.2 軟體編譯
選取部分高校電子實驗課程中常用的74LS 系列， 如74LS00、74LS08 等型號的數字積體電路晶片建立待測元件資訊庫， 結合硬體電路介面設定情況， 以C 語言編寫程式， 在Keil C51 軟體環境中編譯、除錯程式。對照待測元件資訊庫中真值表，判定其邏輯錯、引數錯等資訊，建立科學的故障模型，進而判定具體故障位置，主程式流程圖。
3.3 系統統調
利用Altium Designer 軟體設計好原理圖及PCB 圖， 透過熱轉印法制作好印製電路板，於上位機編譯好程式後，燒錄到微控制器中，將待測數字積體電路晶片放置在DUT 底座中相應位置後進行測試， 軟硬體結合統調。本系統無需預先輸入被測數字積體電路型號，接通測試儀電源，放置好被測晶片後即可執行自動檢測並輸出檢測結果，包括型號判斷及故障部位等資訊，整個檢測過程無需人工干預。