邏輯功能測試或門電路測試設(shè)計

1、安徽大學(xué)江淮學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 邏輯功能測試或門電路測試設(shè)計 學(xué)生姓名： 夏 懷 金 學(xué)號： JK064059 系 別：計算機科學(xué)與電子技術(shù)系 專 業(yè)：電 子 信 息 入學(xué)時間： 2006 年 09 月導(dǎo)師姓名：李 斌 職稱/學(xué)位：講 師邏輯功能測試或門電路測試設(shè)計摘要本選題結(jié)合51單片機穩(wěn)定可靠的特點，研究以51單片機作為主控芯片的TTL芯片邏輯門電路的設(shè)計并測試負載三極管特性參數(shù)。設(shè)計的目的是為了可以完成對74系列IC芯片邏輯功能或門電路的測試。以從驗證的角度分析，只要我們能夠完成對74系列中的幾種芯片邏輯功能或門的測試，那么應(yīng)用這個原理，依此繼續(xù)開發(fā)，便可以完成對整個系列芯片

2、邏輯功能的測試和其負載特性參數(shù)的測試。關(guān)鍵詞:51單片機; STC89C51系統(tǒng); 鍵盤電路; 顯示電路；74LS164擴展單片機I/O口；三極管特性參數(shù)。Logic function test or a gate test designAbstractThis paper combining 51 SCM is stable and reliable, and research on the characteristics of the chip microcontroller as the master 51 TTL chip logic gate circuit design and t

3、est load triode characteristic parameters. The goal is to design can be finished in 74 series IC chip logic function or gate test. From the perspective of validation to, as long as we can finish to 74 series of logic functions or gate chip, then applies the principle of testing, the continued develo

4、pment, and for the whole series of chip can finish the test and the logic function of the parameters of the load test.Keywords: 51 SCM, STC89C51 system, Keyboard circuit, Display circuit, 74LS164 extended microcontroller I/O；Transistor characteristic parameters.目 錄第一章 前言41.1 項目背景與意義41.2 項目的發(fā)展趨勢41.3

5、主要研究內(nèi)容4第二章 設(shè)計概述42.1 設(shè)計原理42.2 設(shè)計思想52.3 設(shè)計原則6第三章 硬件電路設(shè)計73.1 單片機的選擇73.2 單片機最小系統(tǒng)模塊93.3 顯示模塊123.4 鍵盤模塊123.5 測試模塊143.6 負載部分電路測試153.6 相關(guān)器件介紹183.7 I/O選擇及擴展20第四章 系統(tǒng)的部分軟件模塊224.1 單片機軟件設(shè)計概述224.2 編程語言的選用224.3 主要軟件功能的實現(xiàn)23設(shè)計小結(jié)25主要參考文獻25附錄25致 謝26第一章 前 言1.1 項目背景生產(chǎn)與生活當(dāng)中電子產(chǎn)品應(yīng)用越來越廣，而一些電子元器件在其中起著越來越重要的作用，TTL就是其中的一個元器件。所

6、以本課題基于數(shù)字處理與控制的方向，結(jié)合51單片機穩(wěn)定可靠的特點，研究以51單片機作為主控芯片，實現(xiàn)TTL芯片系列的測試和其負載特性參數(shù)的測試。從中我們可以知道電子產(chǎn)品及電子元器件在我們生活中的廣泛應(yīng)用和重要作用，并培養(yǎng)我們大學(xué)生動手做事的能力。1.2項目的發(fā)展趨勢本課題是以51單片機穩(wěn)定可靠的特點為基礎(chǔ)，并以51單片機作為主控芯片的TTL芯片邏輯門電路的設(shè)計。從中可以看到數(shù)字集成芯片在1.3主要研究內(nèi)容本課題是以51單片機為基礎(chǔ)來設(shè)計測試TTL系列的部分邏輯功能或門電路，并測試其負載三極管的特性等。第二章 設(shè)計概述因為本次畢業(yè)設(shè)計的目的是為了可以完成對74系列IC芯片邏輯功能或門電路的測試和其

7、負載電路的特性測試。從驗證的角度分析，只要我們能夠完成對74系列中的幾種芯片邏輯功能或門的測試，那么應(yīng)用這個原理，依此繼續(xù)開發(fā)，便可以完成對整個系列芯片邏輯功能的測試。2.1 設(shè)計原理基本的門電路TTL芯片 ,實際上就是一個由多個輸入輸出的組合邏輯元件組合而成。若在其輸入端組成若干種穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)，則在輸出端也相應(yīng)的形成若干個穩(wěn)定的邏輯值 。如SN74LS32芯片，就是由4獨立的2輸入或門構(gòu)成的。我們不難得出其單個或門邏輯真值表如下表。綜合考慮其8個輸入的各種情況，則總共可形成256種不同的邏輯組合。因此我們可使用計算機分別輸出這256種穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)至芯片的輸入端 ，并且分別讀取該芯片對應(yīng)的

8、256種輸出態(tài)，作為邏輯響應(yīng)表保存到相應(yīng)的內(nèi)存單元中， 再通過與標準的真值表相比較就可知道該芯片是好是壞了。下圖為單個SN73LS32邏輯真值表：輸入 輸出 A B Q 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1上圖為256種輸入輸出邏輯真值表 輸入輸出B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 10 0 0 0 0 0 1 00 0 0 10 0 0 0 0 0 1 10 0 0 10 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 00 0 0 0 1 0 0 00 0 1 00 0

9、 0 0 1 1 0 00 0 1 0： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12.2 設(shè)計思想邏輯門電路功能測試儀的硬件電路總體設(shè)計思想是:以單片機STC89C51為中央處理器，輔以外圍數(shù)字電路功能模塊，實現(xiàn)從接收被測試芯片傳來的信號到最后的顯示輸出。而測試比較部分是整個系統(tǒng)的核心部分，是整個系統(tǒng)的主要功能完成部分。下圖是其功能框圖。測試儀硬件框圖2.3 設(shè)計原則單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含有兩部分內(nèi)容，一部分是系統(tǒng)擴展，即單片機的功能單元，如RAM、定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等容量不能滿足應(yīng)

10、用系統(tǒng)的要求時，必須在片外選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計相應(yīng)的電路來進行擴展。二是系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計合適的接口電路。而本課題在硬件系統(tǒng)的擴展和配置設(shè)計中遵循以下原則(1):（1） 盡可能選擇典型電路，并符合單片機的常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標準化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)；（2） 系統(tǒng)的擴展與外圍設(shè)備配置的水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當(dāng)?shù)挠嗟?，以便進行二次開發(fā)；（3） 硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是:軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件來實現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實現(xiàn)的硬件功能，

11、其響應(yīng)時間要比直接用硬件實現(xiàn)來得長，而且占用CPU的時間(比如延時程序)；（4） 整個系統(tǒng)的性能要盡量做到性能匹配，例如選用的晶振頻率較高時，存儲器的存取時間有限，應(yīng)該選擇允許存取速度較高的芯片；選擇CMOS芯片單片機構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)中所有的芯片都應(yīng)該選擇低功耗的產(chǎn)品；（5） 可靠性及抗干擾設(shè)計是硬件系統(tǒng)設(shè)計不可缺少的一部分，它包括芯片、器件選擇、去藕濾波 、印刷電路板布線、通道隔離等；（6） 單片機外接電路較多時，必須考慮器件驅(qū)動能力。驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠。（7） 盡量朝“單片”方向設(shè)計硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)器件越多，器件之間相互干擾也越強，功耗也增大，也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性

12、。第三章 硬件電路設(shè)計本系統(tǒng)的硬件由兩部分組成(2)。一部分為STC89C51的最小系統(tǒng)，其外部配有鍵盤電路、顯示電路。其中鍵盤電路，每個按鍵上都加了上拉電阻，用來電路的提高驅(qū)動能力。而在顯示電路中，利用74LS164擴展單片機I/O口以靜態(tài)顯示的方法驅(qū)動兩個LED顯示。另一部分為信號的輸出、采集、輸入。利用74LS164擴展單片機I/O口輸出測試信號，對被測試完成邏輯功能驗證后，結(jié)果通過并行輸入，串行輸出的移位寄存器74LS165送回STC89C51進行比較。而如果要完成可以對整個74系列芯片進行測試的邏輯功能測試儀，系統(tǒng)設(shè)計時要選擇40腳插座才能滿足要求。但本設(shè)計處于驗證階段，只要我們能完

13、成對74系列中幾種芯片功能的測試，那么推而廣之，通過對測試儀的二次開發(fā)，就可以完成對整個74系列的邏輯功能測試。所以在本設(shè)計中，我們以簡化的原則選擇了16腳插座，兩片164、兩片165擴展I/O口。另外，我們假設(shè)對16腳以內(nèi)的四種芯片進行測試，就設(shè)置了四個按鍵，每個按鍵對應(yīng)一種芯片。按鍵按下則I/O口線電平為低，按鍵斷開則1/0口線電平為高，通過單片機程序循環(huán)檢測這4個端口的電平是否為低就可以判斷是否有鍵按下。如果有鍵按下，程序開始判斷芯片型號。然后單片機則調(diào)用對應(yīng)被測芯片的庫文件，轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序去檢測芯片。信號返回后進行比較，將結(jié)果顯示在顯示器上。按退出鍵，返回初始狀態(tài)。3.1 單片機的選

14、擇在設(shè)計的開始，我們必須做出對單片機的最初選擇。因為其使用的硬件平臺對后期的軟件和硬件設(shè)計有相當(dāng)大的影響，隨著設(shè)計的推進及測試儀升級，原有的單片機有可能會不能滿足新的要求，這種情況出現(xiàn)就必須更換單片機，而這種改變對硬件、軟件都會有很大的影響，必定產(chǎn)生額外的費用，所以應(yīng)盡量避免這種情況，才能減少不必要的二次開發(fā)費用。單片機的選擇主要考慮以下幾個問題(3)：1) 所選的單片機的性能能否滿足所需完成的任務(wù)的需要；2) 所選的單片機是否有足夠的片內(nèi)存儲器來存儲需要的數(shù)據(jù)和代碼，如果不夠，那么單片機是否允許使用適當(dāng)?shù)耐獠看鎯ζ鳎?) 所選的單片機是否有適當(dāng)?shù)钠瑑?nèi)模塊(例如，CAN接口、PWM接口)來支持

15、所需的任務(wù)；4) 所選的單片機是否有足夠的端口引腳(或合適的串行接口)來滿足連接外部元件(諸如鍵盤、LED顯示 )的所有要求；5) 所選的單片機的功耗是否合適。 STC89C51體系結(jié)構(gòu)STC89C51是一個低功耗，高性能且系統(tǒng)內(nèi)帶有4KB可編程Flash存儲器的8位CMOS微處理器，其中器件采用宏晶公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，其功能強大，靈活性高，可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。單片機具有以下特點(2):(1) 具有優(yōu)異的性能價格比。(2) 集成度高、體積小

16、、可靠性高。單片機將各個功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，從而大大地提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。(3) 控制功能強。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。(4) 低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。(5) 外部總線增加了SPI等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。(6) 單片機的系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 STC89C51特性(2

17、)1.增強型6時鐘/ 機器周期、12 時鐘/ 機器周期8051CPU。2.工作頻率范圍：0 48 MHz.3.用戶應(yīng)用程序空間4K 字節(jié). 4.片上集成 512 字節(jié)RAM.5.通用I/O 口（32/36 ），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4 是準雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O 口）P0口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O 口用時，需加上拉電阻。6.ISP（在系統(tǒng)可編程）/ IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K程序3秒即可完成.7.EEPROM 功能8.看門狗9.內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（D 版本

18、才有），外部晶體20M 以下時，可省外部復(fù)位電路10.共3個16 位定時器/ 計數(shù)器11.外部中斷2 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒12.通用異步串行口(UART)13.工作溫度范圍： 0 - 75 / -40 - +85。3.2 單片機最小系統(tǒng)模塊單片機 STC89C51是整個硬件系統(tǒng)的核心(3)，所有外圍接口電路的配置都必須圍繞它來展開，現(xiàn)給出各芯片與所用到的STC89C51的引腳配置:1) P1.0-P1.1:LED段選線；2) p1.2-P1.3:測試信號輸入；3) P1.4-P1.6:邏輯信號輸入；4) P2.O-P2.3

19、:按鍵位選線；5) RESET:復(fù)位信號輸入線；6) XTAL1,XTAL2:外接晶振。系統(tǒng)接口配置見下圖：圖3.1 STC89C51 接口配置圖STC89C51 的最小系統(tǒng)電路如下圖所示:Ø圖3.2 最小系統(tǒng)圖3.2.1 時鐘電路時鐘系統(tǒng)(4)是一切微處理器、微控制器內(nèi)部電路工作的基礎(chǔ)，振蕩周期和時鐘周期又決定了up的時序。單片機內(nèi)部有一個自激振蕩電路，可以通過內(nèi)部自激振蕩或外部提供振蕩這兩種方式，驅(qū)動內(nèi)部時鐘電路產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘信號。本系統(tǒng)選用內(nèi)部自激振蕩。STC89C51的晶振最高可達48MHZ。ALE輸出地址鎖存允許脈沖，在不訪問外存時，能產(chǎn)生1/6振蕩器頻率的時鐘，可作為外部定

20、時或時鐘。本系統(tǒng)中所使用的時鐘電路如圖所示，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器和兩個電容C1、C2就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器，電容值C1=C2=30PF.為適應(yīng)信號采集的要求，我們之所以選擇使用12MHz的晶振，是因為其振蕩周期為1/12us,時鐘周期為1/6us,機器周期的時間恰好為1us.這樣，單字節(jié)指令的執(zhí)行時間就是1uS。在軟件編程中，要按照時序要求來計算定時常數(shù)，如果單字節(jié)指令的時間是1us，那么雙字節(jié)指令、三字節(jié)指令的執(zhí)行時間都是整數(shù)，這樣計算出來的定時常數(shù)也是整數(shù)值，為調(diào)試與修改時間常數(shù)提供了極大地方便，進而為按照時序要求編寫程序提供方便.圖3.

21、3 時鐘電路圖3.2.2 復(fù)位電路單片機復(fù)位電路(4)設(shè)計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。只有一個可靠的復(fù)位電路才能使系統(tǒng)避免出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛等現(xiàn)象。為此本系統(tǒng)設(shè)計了既可以通電后自動復(fù)位，也可以手動強制復(fù)位的復(fù)位電路。具體電路如圖所示：圖3.4 復(fù)位電路圖單片機的復(fù)位引腳RESET出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。本系統(tǒng)采用的復(fù)位方式為上電復(fù)位或開關(guān)復(fù)位，電源接通后，單片機自動復(fù)位，并且在系統(tǒng)運行期間，用按鍵S5操作也能使單片機復(fù)位。上電后電容充電，使RESET持續(xù)一段時間的高電平。當(dāng)單片機已在運行當(dāng)中時，按下復(fù)位按鍵后松開，也能使RESET為一段時間的高

22、電平，從而實現(xiàn)了上電復(fù)位或開關(guān)復(fù)位的操作。3.3 顯示模塊單片機控制LED顯示電路(4)的方法有以下幾種:1) 與數(shù)碼管直接連接顯示；2) 掃描方式顯示；3) 通過移位寄存器與數(shù)碼管連接顯示；4) 通過顯示譯碼器與數(shù)碼管連接顯示；這四種方法各有優(yōu)缺點，第一種方法為靜態(tài)顯示，軟件處理上比較簡便，缺點是占用I/O口線太多，只適合在I/O口線富余的情況下使用；方法二可以節(jié)省I/O，它的顯示原理是將所有數(shù)碼管的相同驅(qū)動端連接在一起，利用對每個數(shù)碼管的接地端控制實現(xiàn)顯示。但其程序編制相對復(fù)雜;方法三更加節(jié)省I/O線，只要兩條即可，利用移位寄存器的特性將單片機最先送出的顯示數(shù)據(jù)在最后一個位置上顯示，而最后

23、送出的數(shù)據(jù)在最前面位置上顯示，同時在移位過程中，由于所有的顯示位都會在數(shù)碼管上出現(xiàn)，所以會出現(xiàn)閃爍的情況；方法四需要的硬件電路相對繁瑣，但對LED軟件控制思路更加清晰。出于本設(shè)計二次開發(fā)的需要和軟件方面的考慮，本論文的LED顯示采用的就是第一種方法。I/O口的不足用74LS164芯片來擴展。3.4 鍵盤模塊鍵盤(4)是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個按鍵實際上是一個開關(guān)元件，也就是說鍵盤是一組規(guī)則排列的開關(guān)。按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點式開關(guān)按鍵，如機械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。前者造價低，后者壽命長。目前，微機系統(tǒng)中最常見的是觸點式

24、開關(guān)按鍵。按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。3.4.1 按鍵輸入原理在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路及專一的復(fù)位功能外，其它按鍵都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時，計算機應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)完成該按鍵所設(shè)定的功能，鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的過程。對于一組鍵或一個鍵盤，總有一個接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢或中斷方式了解有無將鍵輸入并檢查是哪一個鍵按下，將該鍵號送入累加器ACC，然后通過跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。3.4.2 編制鍵盤程序一個完善的

25、鍵盤控制程序應(yīng)具備以下功能：（1）檢測有無按鍵按下，并采取硬件或軟件措施，消除鍵盤按鍵機械觸點抖動的影響。（2）有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個按鍵，其間對任何按鍵的操作對系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，且無論一次按鍵時間有多長，系統(tǒng)僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。（3）準確輸出按鍵值（或鍵號），以滿足跳轉(zhuǎn)指令要求。 鍵盤模塊的選型：鍵盤電路獨立式按鍵結(jié)構(gòu)和矩陣式鍵盤。由于本課題只需要幾個功能鍵，所以采用獨立式按鍵結(jié)構(gòu)。3.4.3 按鍵電路圖： 圖3.5 按鍵電路圖本邏輯功能測試儀處于驗證階段，先假設(shè)測試74系列芯片中的四種。所要實現(xiàn)的功能確定需要4個按鍵。每個按鍵對應(yīng)74系列中的一種芯片，由于按鍵較少，所以直接

26、用單片機的I/O口線來連接。按鍵按下則I/O口線電平為低，按鍵斷開則1/0口線電平為高，通過單片機程序循環(huán)檢測這4個端口的電平是否為低就可以判斷是否有鍵按下。3.5 測試模塊測試電路如圖3.6圖3.6 測試電路在電路中，2片7LS164首尾相串，接到P1.4口，而時鐘端連接在一起接到P1.3口。這樣，當(dāng)輸入8個脈沖時，從單片機P1.4口輸出的邏輯測試數(shù)據(jù)就進入到了第一片74LS164中了，而當(dāng)?shù)诙€8個脈沖到來后，這個邏輯測試數(shù)據(jù)就進入了第二片74LS164，而新的邏輯測試數(shù)據(jù)則進入了第一片74LS164，這樣，當(dāng)?shù)诙€8個脈沖完成后，邏輯測試數(shù)據(jù)依次送出。在送出的邏輯測試數(shù)據(jù)中，必須保證對應(yīng)

27、被測試芯片輸出口的字節(jié)為“0”，這樣才可以避免影響到被測試芯片的輸出狀態(tài)。同時還要考慮到被測芯片的電源、接地引腳。由于74系列引腳、輸入、輸出的不確定性，我們在針對整個74系列的設(shè)計中，選擇74LS164的輸出口和插座引腳間加個三極管。被測試芯片的邏輯輸出狀態(tài)通過并入串出移位寄存器74LS175送回單片機進行比較。3.6 負載電路測試部分：本部分是在以上測試電路的基礎(chǔ)上的擴展電路，在原測試電路的輸出的后續(xù)電路，即對負載部分的特性測試，在這里我們選用三極管作為負載進行測試，三極管為8050或8550型號。3.6.1 8050（NPN）參數(shù)特性極限值（Ta=25）（封裝形式：TO-92）Tstg貯

28、存溫度 -55150Tj結(jié)溫150PC集電極耗散功率1WVCBO集電極基極電壓40VVCEO集電極發(fā)射極電壓25VVEBO發(fā)射極基極電壓6VIC集電極電流1.2A 3.6.2 8550（PNP）參數(shù)特性邏輯門的主要參數(shù)有：（）扇入系數(shù)和扇出系數(shù)：能使電路正常工作的輸入端數(shù)目和電路正常工作能帶動的同型門的數(shù)目。（）輸出高電平：一般為.（）輸出低電平：一般為.（）電壓傳輸特性曲線、開門電平和關(guān)門電平（）輸入短路電流：一個輸入端接地，其他輸入端懸掛時，流過該接地輸入端的電流為輸入短路。（）空載導(dǎo)通功耗：指輸入全部為高電平、輸出為低電平且不帶負載時的功率損耗。（）空載截止功耗：指輸入有低電平、輸出為高

29、電平且不帶負載時的功率損耗（）抗干擾噪音容限：電路能夠保持正確的邏輯關(guān)系所允許的最大干擾電壓值。（9）平均傳輸延時時間：（10）輸入漏電流：指一個輸入端接地高電平，另一個輸入端接地時，流過高電平輸入端的電流。3.6.3 測試電路圖：VCC AVPWM 在上面電路圖中輸入端用PWM脈寬調(diào)制作為輸入，以改變PWM脈寬來進行調(diào)制，通過改變其輸入端的電流從而引起輸出端的電壓和電流的變化，由電壓表和電流表得出數(shù)據(jù)，從而能得到相應(yīng)的三極管特性參數(shù)。下圖和表格即為特性曲線和三極管的特性參數(shù)。IB(mA）IC(mA）VBE(V）RC()VB(V）IB，IC飽和區(qū)0.221.125005IC=10IB截止區(qū)80

30、8000.66.255放大區(qū)8800.7462.55特性曲線和特性參數(shù)3.7 相關(guān)器件介紹（1） 74LS16474LS164:位移位寄存器（串行輸入，并行輸出） 其主要電特性的典型值如下：當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時，輸出端（QAQH）均為低電平。 串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng) A、B 任意一個為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為低電平。當(dāng) A、B有一個為高電平，則另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在 CLOCK 上升沿作用下決定Q0 的狀態(tài)。 引出端符號 CLOCK 時鐘輸入端CLEAR 同步清除輸入端（低電平有效）A，B 串行數(shù)據(jù)輸入端 真值表

31、H高電平 L低電平 X任意電平 低到高電平跳變 極限值 電源電壓 7V 輸入電壓 5.5V 工作環(huán)境溫度 54164 -55125 74164 -070 儲存溫度 -65 (2) 74LS16574LS165: 8 位移位寄存器（并行輸入，互補串行輸出） 簡要說明 : 當(dāng)移位/置入控制端（SH/LD）為低電平時，并行數(shù)據(jù)（AH）被置入寄存器，而時鐘（CLK,CLK INH）及串行數(shù)據(jù)（SER）均無關(guān)。當(dāng) SH/LD為高電平時，并行置數(shù)功能被禁止。 CLK和CLK INK在功能上是等價的，可以交換使用。當(dāng)CLK和CLK INK有一個為低電平并且SH/LD為高電平時，另一個時鐘可以輸入。當(dāng)CLK和

32、CLK INK 有一個為高電平時，另一個時鐘被禁止。只有在CLK為高電平時CLK INK才可變?yōu)楦唠娖?。其典型電特性如下：引出端符號CLK,CLK INH 時鐘輸入端（上升沿有效） AH 并行數(shù)據(jù)輸入端 SER 串行數(shù)據(jù)輸入端 SH/ D 移位控制/置入控制（低電平有效） H高電平 L低電平 X任意電平 低到高電平跳變限值 電源電壓 7V 輸入電壓 5.5V SH/ D與CLK INK間電壓 5.5V 工作環(huán)境溫度 54164 -55125 74164 -070 儲存溫度 -65 . I/O選擇及擴展MCS-51的I/O口線共有32根，但P3口是多用途的，若用作替代功能時，就不能作一般I/O口

33、線；在接有外部程序存儲器時，P0和P2也不能再用作I/O口。在本設(shè)計的擴展計劃中，4K的內(nèi)部程序存貯空間顯然不能滿足整個74系列芯片庫文件的需求，故串口選擇P1口。 圖3.7 74LS164擴展I/O口電路圖當(dāng)單片機I/O工作在0的發(fā)送狀態(tài)時，數(shù)據(jù)由P1.2送出，移位時鐘由P1.2送出。在移位時鐘的作用下，數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)一位一位的移入74LS164中。由于74LS164沒有并行輸出控制端，因而在輸入過程中，其輸出端的狀態(tài)會不斷變化，故在某些應(yīng)用場合，在74LS164的輸出端應(yīng)加接輸出三態(tài)門控制，以便保證輸入結(jié)束后再輸出數(shù)據(jù)。 圖3.8 74LS165擴展I/O口電路圖 74LS165為并

34、行輸入8位移位寄存器，當(dāng)移位/置入端（S/L）由高到低跳變時，并行數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)置入移位寄存器；當(dāng)S/L=1，且時鐘禁止端（15腳）為低電平時，允許時鐘輸入，這時在始終脈沖的作用下，數(shù)據(jù)將由QA到QH方向移位。圖2.13中，P1.4作為移位脈沖輸出端于74LS165的移位脈沖輸出端CP相連；P1.5作為串行輸入端與74LS165的并行輸出端QH相連；P1.6作為控制74LS165的移位/置入而與S/L相連；74LS165的時鐘禁止端（15腳）接地，表示允許時鐘置入。當(dāng)擴展多個8位輸入口時，兩芯片的首尾（QH與SIN）相連。 圖3.9 三極管外形圖它的作用是將74LS164的輸出與被測試芯片的

35、輸出隔離。由于74系列中輸入、輸出的不確定性，而本測試儀又是針對整個系列設(shè)計的，考慮到硬件設(shè)計完成后，電路不應(yīng)再做改動，則添加三極管隔離是很有必要的。第四章 系統(tǒng)的部分軟件模塊硬件電路設(shè)計完成之后，系統(tǒng)的主要功能將依賴于軟件來實現(xiàn)。系統(tǒng)能否正常可靠地工作，除了硬件的合理設(shè)計外，很大程度上取決于功能完善算法先進的軟件設(shè)計。程序的編制過程需要不斷地修改、調(diào)試、完善，因此結(jié)構(gòu)化好，可讀性強的編程風(fēng)格，有助于縮短開發(fā)周期，同時便于日后的維護和改進。本章將詳細闡述測試儀所需實現(xiàn)的功能.及其與其它接口的實現(xiàn)。4.1 單片機軟件設(shè)計概述單片機的程序設(shè)計有其自身的特點(1)。首先，單片機的系統(tǒng)程序與應(yīng)用程序密

36、不可分，系統(tǒng)程序與應(yīng)用程序必須放在一起考慮;其次，在單片機系統(tǒng)中，硬件與軟件緊密結(jié)合，由于硬件電路的設(shè)計不具有通用性，所以必須根據(jù)具體的硬件電路來設(shè)計對應(yīng)的軟件，硬件設(shè)計的優(yōu)劣直接影響到軟件設(shè)計的難易和質(zhì)量;軟件設(shè)計的優(yōu)劣又直接影響到硬件的發(fā)揮。在很多時候，軟件可以替代硬件的功能，當(dāng)然，需要付出額外占用CPU時間的代價。在程序設(shè)計時，往往存在著時間與空間的矛盾。在一些程序編譯器中，有時間優(yōu)化和空間優(yōu)化的選項，但時間優(yōu)化與空間優(yōu)化不能同時存在，編譯器在處理優(yōu)化時，實際是采用了時間換取空間或者空間換取時間的策略。在設(shè)計程序時，我們也可以采取這樣的策略提高系統(tǒng)的性能。比如，目前程序存儲器的容量己不是

37、設(shè)計的關(guān)鍵因素，我們可以利用存儲器的空間實現(xiàn)程序響應(yīng)速度的加快。除了有自身的特點外，單片機的程序設(shè)計同樣具有一般軟件設(shè)計的特點。良好的設(shè)計方案可以減少軟件設(shè)計的工作量，提高軟件的通用性，擴展性和可讀性。本系統(tǒng)的設(shè)計方案和步驟如下本文的軟件設(shè)計按如下的步驟進行:1) 根據(jù)需求按照系統(tǒng)的功能要求，逐級劃分模塊。2) 明確各模塊之間的數(shù)據(jù)流傳遞關(guān)系，力求數(shù)據(jù)傳遞少，以增強各模塊的獨立性，便于軟件編制和調(diào)試。3) 確定軟件開發(fā)環(huán)境，選擇設(shè)計語言，完成模塊功能設(shè)計，并分別調(diào)試通過。4) 按照開發(fā)式軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)，將各模塊有機的結(jié)合起來，即成一個較完善的系統(tǒng)。4.2 編程語言的選用當(dāng)前比較流行的單片機編程的

38、工具語言有(2):1. PL/M:51單片機程序設(shè)計語言。PIJM-51單片機程序設(shè)計語言是Intel公司開發(fā)設(shè)計的一種單片機高級語言。2.C-51編制控制軟件。C-51語言是一種結(jié)構(gòu)化語言，與標準C語言完成兼容，具有代碼效率高、可移植性強、庫函數(shù)豐富、支持浮點運算、可直接操作硬件資源和實時性強等特點。不足之處是程序(包括頭文件在內(nèi))所占存儲量大，一般需要擴展ROM。3.匯編語言編程。匯編語言的優(yōu)點是接近機器語言，執(zhí)行速度快。另外，存儲格式自動優(yōu)化，所占的存儲空間小，一般不用擴展ROM。不足之處是編程復(fù)雜，程序的可讀性不強。經(jīng)過上述比較，本文放棄了當(dāng)前比較流行的C-51語言編程，轉(zhuǎn)而選擇匯編語

39、言作為編程語言，一個重要的原因是因為匯編語言接近機器語言，執(zhí)行速度快，程序的反應(yīng)時間短，便于實時控制。4.3 主要軟件功能的實現(xiàn)系統(tǒng)程序設(shè)計(3)中采用了流行的模塊編程方法，每一個功能程序模塊都能完成某一明確的任務(wù)，實現(xiàn)具體的某個功能，如鍵盤掃描、測試比較等。實際的應(yīng)用程序一般由一個主程序(包括若干功能模塊)和多個子程序結(jié)構(gòu)。采用模塊化的程序設(shè)計方法有以下優(yōu)點：單個模塊結(jié)構(gòu)的程序功能單一，因而易于編寫、調(diào)試和修改；程序可讀性好，便于功能擴充和版本升級;程序的修改可局部進行，使用頻繁的子程序可以匯編成子程序庫，以便于多個模塊調(diào)用等。缺點是:有時各個模塊的連接有一定的難度，程序模塊的劃分沒有一定的標準等。系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)框圖如下：邏輯功能測試儀的軟件子系統(tǒng)由5大模塊成：初始化，鍵盤掃描 ，自動尋址，測試比較，結(jié)果顯示。(