专利名称：微机化数字集成电路功能测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能对各种常用型号的14～24脚的TTL和CMOS数字集成电路的功能进行测试的微机化测试仪器，属于电子技术领域。
为对种类繁多的数字集成电路进行测试，常用的测试技术是对每一种数字集成电路采用一个专用的测试电路。它不仅测试电路复杂，测试时费力费时，而且还易于导致被测数字集成电路的损坏。
例如，日本公开特许公报(A)，昭59－139640所载的数字集成电路测试仪，主要由微处理器、存储器等组成，其中存储器内存有测试程序，通过探针测试封入外壳前数字集成电路芯片的好坏。先对芯片进行逐点测试，接着把测试结果送入微处理器，与事先存在存储器内的数据进行比较，最后把比较结果，即芯片的好坏输入控制器，或作显示，或作相应的控制。
又如，美国的IST－370型集成电路测试仪主要也由微处理器和存储器组成，但由于它把对运放集成电路的测试也包括在内，所以它有测试电路复杂、价格昂贵和维修困难的缺点。此外，它还有只能测试20和20脚以下的数字集成电路和难以扩充测试品种的不足之处。
国内最新的数字集成电路测试仪还未用到微处理器技术，它们往往用较多的数字集成电路装成，所以测试电路非常复杂，价格昂贵。
本实用新型的目的是用微处理器(Z80－CPU)、可擦除可编程只读存储器(EPROM27128)及它们的线路与两只供被测数字集成电路插用的测试插座(20和24脚)组成测试仪，实现一次同时测出24脚和24脚以下被测TTL或CMOS数字集成电路全部功能的好坏，既省时又省力；采用固化有供测试300多种常用数字集成电路所需之测试程序的、廉价的大存储量(16K)可擦除可编程只读存储器EPROM27128，确保本实用新型几乎能测试任何数字集成电路器件；EPROM27128中还有7K存储余量，可用来编写新出品数字集成电路的测试程序，使得本实用新型不仅易于扩展测试品种，而且扩展潜力大。
图1是本实用新型的系统框图；图2(a)、(b)和(c)是本实用新型的线路图；图3是本实用新型的系统软件流程图；图4是本实用新型在测试74LS00器件时所用的接线图；图5是本实用新型在测试CC40194器件时所用的接线图；图6是本实用新型在测试74LS00器件时所用的逻辑功能表；图7是本实用新型在测试CC40194器件时所用的逻辑功能表；图8是本实用新型中EPROM和RAM的空间分配情况；图9是本实用新型中两个PIO接口的地址分配情况；图10是本实用新型的外形图。
图中，1是24脚测试插座，2是20脚测试插座，3是Z80－PIO1接口，4是Z80－PIO2接口，5是10KΩ电阻，6是LED七段显示器，7是键盘，8是RAM2114读写存储器，9是EPROM27128可擦除可编程只读存储器，10是存储器译码器，11是复位电路，12是Z80－CPU微处理器，13是时钟信号振荡器，14是I／O接口译码器，15是继电器，16是5G1413驱动器。
从图1看出，本实用新型主要含有Z80－CPU微处理器12、Z80－PIO1和－PIO2接口3和4、I／O接口译码器14、EPROM27128可擦除可编程只读存储器9、RAM2114读写存储器8、LED七段显示器6、24和20脚测试插座1和2、和键盘7等部分。键盘7共有十二个键十个数字键(0～9)、一个复位键和一个测试键。总线系统(地址总线AB、数据总线DB和时钟信号总线CB)和其他一些接线把上述各部分连在一起，组成一台只能执行一套复杂程序的专用微机，本实用新型实际上就是这样的专用微机。整套程序包括监控程序、主程序、子程序和300多种数字集成电路的测试程序存放并固化在可擦除可编程只读存储器9之中，以确保本实用新型每次执行同一套程序。为保持图面整洁，图1未标出几乎需与每一部分连接的电源。
图2(a)、(b)和(c)示出了本实用新型的线路图。看时应把它们拼接在一起。从线路图可看出本实用新型各部分之间连接的全部细节。装制本实用新型时，可把整个线路按图示虚线划分成三块Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。Ⅰ和Ⅱ为印刷线路板。板上元器件之间的连接，与线路图完全相同。面板元器件24和20脚测试插座1和2、LED七段显示器6、红LED指示器、绿LED指示器和键盘7都必需安装在Ⅱ号板的同一面，使得Ⅱ号板装入机壳时，上述元器件正好能从面板的孔洞穿出，参看图10。Ⅰ号板上无面板元器件，Ⅰ号板装入机壳时，位置可以不必讲究。Ⅰ和Ⅱ之间用多芯电缆连接，Ⅲ为电源变压器，较苯重，最好安装在机壳的底部。电源开关K可安装在机壳的背面或侧面。Ⅱ与Ⅲ之间用两根接线连接。
本实用新型的内容和工作原理，结合图1、图2(a)、(b)、(c)和图3，说明如下。
Z80－CPU微处理器12和EPROM27128可擦除可编程只读存储器9是最重要的两个部分。后者中存有由一条条指令组成的全套程序。前者以一次一条指令的方式执行存在后者中的程序。前者取得一条指令后，便分析指令的含意，再命令适当的部分去完成指令规定的任务。一条指令完成后，再取下一条指令……为使本实用新型内所有部分协调一致地工作，即在特定的时刻执行特定的任务，为此采用时钟脉冲作为时间基准。图2(a)中13为时钟信号振荡器，振荡频率为3.9936MHz、振荡信号经U30等二分频后，可以作为整个电路协调工作时必不可少的时钟脉冲。
(1)用开关K开机。本实用新型会自动完成初始化程序，LED七段显示器6(左边第一个)会显出提出符“P”，表示本实用新型已处于可正常工作的状态。
(2)用键盘7键入拟测数字集成电路的型号(数字部分)，LED七段显示器6会显示该型号。现把拟测器件插入测试插座1或2。如器件为24脚以下的，插入测试插座2(靠左边安放)；如器件为24脚的，插入测试插座1。
(3)按一下测试键，本实用新型便转入对被测器件进行测试的测试程序。
(4)～(6)把输入型号与存在EPROM27128可擦可编程只读存储器9中的第一种……第i种……和最后一种数字集成电路的型号逐个进行比较，只可能有两种情况(7)如两者始终不等(否)，那末Z80－CPU微处理器12将执行程序(7)，LED七段显示器6显示“－－－－”符号，表示EPROM27128可擦除可编程只读存储器9中未存有被测器件的数据，该器件属不能测试之列。
(8)～(11)如两者在某次比较时正好相等，那末Z80－CPU微处理器12立即改为执行程序(8)。(8)和(9)是被测器件的测试程序。Z80－CPU微处理器12对该程序进行分析后，命令Z80－PIO1或－PIO2接口3或4向被测器件各极(测试插座引脚)输送该程序规定的电压。图2(c)示出了测试插座1、2与Z80－PIO1、Z80－PIO2接口3、4连接的线路图。测试时流过被测器件的电流较大，而Z80－PIO1、Z80－PIO2接口3、4不能供应这样大的电流，所以被测器件的VCC和GND脚必需直接接至5V电源和地线。为在测试不同的数字集成电路时，使测试插座1、2的引脚能根据需要分别与电源和地线直接相连，可以通过继电器15控制引脚与电源或地线之间的通断。继电器15工作与否，可由Z80－PIO2接口4加以控制，借助5G1413驱动器16可靠地驱动继电器15。当Z80－PIO2接口4输出低电平时，继电器15不动作。其中10KΩ电阻5作为OC门的集电极负载电阻，它对一般的集成电路的输入、输出没有影响，只是起把高电平提升到5V的作用。当被测器件有空脚时，5V电源通过10KΩ电阻5可作为Z80－PIO1、Z80－PIO2接口3、4的高电平输入。七个继电器15中，J6起电源总开关的作用。若J6断开，则不论其他继电器是否动作，测试插座1、2将与电源及地线断开。J0～J5起分路开关的作用。当J6吸合时，5V电源便通过10KΩ电阻5接至测试插座1、2的引脚，此时J0～J5可用来给不同引脚提供5V电源和地线。至此被测器件已接在专门测试该器件的测试电路之中，接下来Z80－CPU微处理器12执行程序(9)把被测器件各引脚的逻辑电平(1或0)与存在EPROM27128可擦除可编程只读存储器9中被测器件标准逻辑电平进行比较，只可能是下列两种情况(10)两者相等(是)，绿LED指示器亮；表示被测器件的功能正常；(11)两者不等(否)，红LED指示器亮，表示被测器件的功能不正常。
无论绿LED发光，还是红LED发光，程序将返回到程序(3)的入口。如有大量同型号器件需要测试，只需把它们一一换上，每换上一片时，按一下测试键，即可测试，不必按复位键和重新键入器件型号。如需测试另一型号的器件，只要插入被测器件，按一下复位键，接着键入被测器件的型号，再按测试键即可。
图4和5分别表明了本实用新型测试74LS00和CC40194器件时，测试插座2与Z80－PIO1接口3之间的接线图。对应被测74LS00或CC40194器件的电源线和接地线可以看作是Z80－PIO1接口3的输入端，选择字对应位为“1”；被测器件的各个空脚通过10KΩ电阻5接至5V，作为Z80－PIO1接口3的输入，选择字对应位为“1”；被测器件输出脚作为Z80－PIO1接口3的输出，选择字对应位为“0”。
图6和7分别示出了数字集成电路74LS00和CC40194的逻辑功能表。测试一个器件功能的好坏，是在该器件的输入端加上逻辑电平“0”或“1”，然后测量其输出逻辑电平，把测得结果与该器件的功能表规定的逻辑电平进行比较，如不一致，判定该器件已坏；如一致，则判定该器件是好的。按照上述原则，根据具体数字集成电路的逻辑功能表，必定能编出该器件的逻辑功能测试程序，为了节省可擦除可编程只读存储器的存储容量和便于编制软件，宜将多次使用的共用程序作为子程序，供各测试程序调用。主要的子程序有OUTAB、D100M3、COMP、COMPF以及J0、J1、J2、J3、J4、J5等。
图8表明了本实用新型中EPROM和RAM的空间分配情况。当Y0＝PROMSEL被选中时，EPROM27128可擦除可编程只读存储器9便被选中，其对应地址空间为0000H～3FFFH，EPROM27128可擦除可编程只读存储器9中已固化有300多种数字集成电路的测试程序，尚有7K的余量可供使用。若有新出品的数字集成电路，只要编写出该器件逻辑功能的测试程序，并把它存入可擦除可编程只读存储器9中，本实用新型便可对该器件进行测试。这说明本实用新型在扩大测试范围方面还有相当大的潜力。
本实用新型采用的EPROM27128可擦除可编程只读存储器9中还固化有下列主要子程序地址标号名称及作用01C9HBADB测试结果子程序；红灯亮，指示被测器件损坏。
01E3HG00D测试结果子程序；绿灯亮，指示被测器件完好。
0262HD100MS延迟子程序；延迟100ms。
026CH J0继电器子程序；J6，J0吸合。
0274H J1继电器子程序；J6，J1吸合。
027CH J2继电器子程序；J6，J2吸合。
0284H J3继电器子程序；J6，J3吸合。
028CH J4继电器子程序；J6，J4吸合。
0294H J5继电器子程序；J6，J5吸合。
029CHOUTAB0电源子程序；16脚被测器件加电源。
02A3HOUTAB1电源子程序；特殊被测器件加电源。
02AAHOUTAB2电源子程序；特殊被测器件加电源。
02B1HOUTABS电源子程序；特殊被测器件加电源。
02B8HOUTAB4电源子程序；14脚被测器件加电源。
02BFHOUTABF5电源子程序；20脚被测器件加电源。
10D0HOUTABFO电源子程序；24脚被测器件加电源。
0218HCOMP测试子程序；测14，16脚被测器件。
023DHCOMPF测试子程序；测20，24脚被测器件。
本实用新型与已有数字集成电路测试仪相比，尽管两者都用了微处理器和存储器，但鉴于后者只能逐点测量，前者却能对被测数字集成电路的所有引脚同时测量；后者只能测试20脚和20脚以下的数字集成电路，前者却能测试24脚和24脚以下的数字集成电路；后者测试电路复杂，价格昂贵，维修困难，前者测试电路简单，价格便宜，维修容易；后者难于扩展测试品种，前者不仅易于扩展测试品种，而且扩展潜力大，所以，本实用新型是一种廉价的、简洁的、便于扩展测试品种的、能一次准确而便捷地测出被测数字集成电路全部功能好坏的测试仪。
权利要求1.微机化数字集成电路功能测试仪由Z80-CPU微处理器12，Z80-PIO接口3，4，I/O译码器14，EPROM27128可擦除可编程只读存储器9，RAM2114读写存储器8，LED七段显示器6，测试插座1，2组成，其特征在于采用能测试数字集成电路功能的电路连接结构，其中EPROM27128可擦除可编程只读存储器9内固化有300多个测试程序。
2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于EPROM27128可擦除可编程只读存储器9的电路连接结构。
3.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于测试插座1，2与Z80－PIO接口3，4的电路连接结构。
4.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于10KΩ电阻5与测试插座2的电路连接结构。
专利摘要微机化数字集成电路功能测试仪，其目的在于使用微处理器电路技术测试数字集成电路器件的功能。本测试仪可测试从14到24脚的TTL和CMOS数字集成电路功能的好坏。只需把被测数字集成电路的型号用键盘输入，按一下测试键，即可自动测试，由LED指示器显示好坏。本测试仪中含有固化有300多个测试程序的EPROM27128，且还余有7K的存储量，可供编制新产品的数字集成电路的测试程序，故还有扩展功能的潜力。它具有快速、准确的特点，且成本低，是较理想的数字集成电路测试仪。
文档编号G01R31/28GK2043763SQ8721139
公开日1989年8月30日 申请日期1987年11月16日 优先权日1987年11月16日
发明者刘必虎, 吴迎潮 申请人:华东师范大学