电子器件测试仪

1、I电子器件测试仪谢 强【摘 要】随着电子工业的发展，对电子元器件的品质要求越来越高，为保证电子系统的正常运转，在应用中我们常常要测定电子元器件的质量。因此，设计可靠、安全，便捷的电子器件测试仪具有极大的现实必要性。本课题是以 MCS-51 单片机为核心能检测二极管、三极管、电容、555 芯片和运放 741 的电子器件测试仪，可以通过不同按键来设置所要检测的器件，将检测的结果显示在液晶屏上。所有的测试都基于一个原理，就是当被测器件插入相应插座后，它与周围的器件构成一个功能电路，该功能电路的输入信号由单片机提供，单片机通过检测功能电路的输出看与正常情况下相符与否来考察器件的质量。测试结果说明：本课

2、题设计的电子器件测试仪能检测 555 芯片、运放 741、二、三极管的好坏。【关键词】 MCS-51 单片机 电子器件 测试仪II目 录一前言.1二、系统方案论证与设计.3（一）主控模块设计方案与论证.3（二）555 测试模块与 741 测试模块设计方案与论证 .4（三）电容测试模块设计方案与论证5（四）二极管和三极管测试模块设计方案与论证.6三、测量仪总体方案设计与实现.7四、硬件电路设计.8（一） 主控模块设计.81 MCS-51 芯片引脚功能 .82 复位电路与上拉电阻设计.113 电源电路与报警电路设计.12（二）液晶显示模块设计.13（三）555 芯片测试模块设计 .14（四）741

3、 运放测试模块设计 .16（五）电容测试模块设计.17（六）二极管和三极管测试模块设计.18五、软件设计.19（一）主程序设计.19（二）555 芯片测试程序设计 .19（三）741 运放测试程序设计 .19（四）电容测试程序设计.19（五）二极管和三极管测试程序设计.20六、系统测试.21七、结束语.22III参考文献.22附录 A .23附录 B .24附录 C .25 4一、前言在电子系统设计中，电子器件及它们的有机连接构成了各种功能电子系统的硬件。如何顺利地完成从电路图到一个成型并运转正常的电子系统，需要极大的勇气和技术。无论是电路图设计有任何纰漏或焊装时有任何差错，都有可能导致电子系

4、统无法正常工作。有时绞尽脑汁设计了一个完美无瑕的系统电路，并且费尽力气正确地焊装了所有元器件，一上电时系统还是会出现不工作或者与设计不同的运行效果。如果排除设计和焊装的失误，出现不正常的原因恐怕就是某个或多个电子元器件本身存在质量问题，致使系统中某个或多个模块状态异常。到时除了后悔当时没有仔细检查器件质量就盲目焊装，恐怕也没什么可埋怨的。 各种各样的器件如电阻、电容、集成电路等都是由工厂生产的，虽然工厂努力把器件的出厂合格率做到 100%，但是瑕疵还是不可避免的，这有可能是出厂检测的疏漏，也有可能是在运输、储存器件时因内、外部环境改变而使器件的质量发生变化。总之，我们从任何地方采购的器件谁也不

5、能保证它们是 100%合格的。所以，在焊装元器件之前有必要对它们进行一次全面的“体检” ，这对最终系统的正确性、稳定性、可靠性都非常有意义。除了使用如万用表对电阻、电容、二极管等器件进行检测外，还经常用到集成电路测试仪，也称 IC 测试仪。根据 IC 测试仪的型号不同，可以测量的芯片也不同，包括定时器、运算放大器、比较器、稳压器、二极管、光耦、驱动器和通信 IC 等。有了这样一台 IC 测试仪，就像有了一个“听诊器” ，可以在焊装芯片等器件之前对其进行“体检” ，把故障排除在萌芽阶段。在国外，为适应高可靠电子元器件发展对质量控制标准的要求，美国通过对GJB548“微电子器件试验方法和程序”顶层

6、结构的剖析和典型具体细微内容的研究，来提高军用电子元器件质量检测能力。GJB548“微电子器件试验方法和程序”是参照美国 MIL-STD-883“微电路试验方法”制定的。MIL-STD-883 虽然是为美国军方采购微电路产品控制质量而编写的，但其应用范围远不止于此，声表器件、部分固体光电子器件、固体继电器、晶体器件等都大量采纳其条款作为质量控制要求。它是当今世界范围内元器件质量控制标准中应用最广，最具权威性的产品基础规范。 目前全球针对电子仪器测量的仪器种类繁多，功能也相当齐全。其中包括最先进的静电测试仪，数字式接地电阻测试仪，直流电阻测试仪。就拿 Tencor 公司仪器部生产的Sonogag

7、ept_2 型无接触测试仪为例，它为硅片检测提供了简易准确、无接触的测试手段。该测试仪与众不同,它能在同一点位置上同时测试出整片硅片的厚度、晶片电阻、电阻率及5掺杂型号,而不接触硅片的抛光表面。具有速度快、精度高、无沾污及较高的稳定性等特点。 虽然电子测试仪种类繁多，功能也越来越齐全，但目前还没出现一种测试仪能检测日常所用到的所有电子元件。所以在这一方面，还有待人类的进一步研究。 本文设计的电子器件测试仪主要是为学生群体服务的。在学生平时的电子系统设计中也需要检测各种常用元器件的功能好坏，但市面上的检测仪不仅功能单一，且价格昂贵，让许多电子设计爱好者望文却步。同时，本文设计的电子器件测试仪还可

8、以在日常教学实验中使用，其设计原理简单，操作也十分快捷。因学生对单片机的熟悉程度和运用能力相对较高，所以本文设计是以单片机为核心的电子器件测试仪。在设计中，各个模块的设计也是以原理简单、元器件性价比高为原则。尽管本设计全方位考虑其功能实现和产品的完美，但肯定还有不足，这需要以后进行更深一步的探讨和研究。二、系统方案论证与设计 根据题目要求，此电子器件测试仪由以下模块组成：主控电路模块、报警电路模块、液晶显示模块、555 测试模块、741 测试模块、电容测试模块、二、三极管测试模块，具体论证与设计方案如下。（一）主控模块设计方案与论证 方案一：以 51 单片机为控制核心，电路测试的信号经单片机处

9、理后再将处理结果在液晶屏上显示出来。其优点价格便宜，软件处理简单方便，在性价比和时间上占很大优势，特别是 STC89LE58RD+等单片机相对功耗较低，有利于减小系统功耗。缺点是 51 系列单片程序处理时间相对较长，供电电压相对较高。方案二：以 ARM7 嵌入式电路板作为控制核心；内嵌 uC/OS-操作系统，电路测试的信号经过单片机处理后将处理结果在液晶屏上显示出来。其优点是数据处理时间短，同时其单片机适合节点给定电压，不需要升压，减少了一定的外围电路，但是其价格较贵，在软件处理上较复杂，在性价比和时间上有一定的差距。方案三：以 MSP430 等新型单片机为控制核心。MSP430 系列单片机可

10、以设置其工作在低功耗模式下，功耗低于 C8051 系列的一个数量级以上，拥有业界最低功耗，很适合电池组低压供电的，有严格功率限制的场合。其缺点是开发环境不熟悉，需要较长的开发周期。通过比较，从多方面因素考虑，我选择了方案一，采用 51 单片机。6此外，显示部分是采用 LCD1602 液晶显示，它具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较合适的。电源部分则采用直流稳压电源为系统主电源，使用范围广，使用安全可靠，符合实际操作使用。（二）555 测试模块与 741 测试模块设计方案与论证方案一：555 芯片与 741 运放综合测试模块。用两个小 8 脚双列

11、直插 IC 座，如图 2.1连接。555 接成无稳态多谐振荡器的振荡频率为 f=1.44(R1+2R2)C1，图示参数的振荡频率约为 1HZ，若 555 为好的，则发光二极管 lED1 将周期地闪亮；否则，为坏的。741 的接法由开关 K2 控制。转换开关 K2 用于控制 555 振荡信号加至 741 的同相端或反相端，前者使 LED2 的闪光与 LED1 同步，后者作为反相器时，LED2 与 LED1 交替闪烁。方案二：555 芯片与 741 运放独立测试模块。555 测试模块是用 555 时基电路构成无稳态多谐振荡器，单片机通过检测其输出电压的高低来判断 555 输出波形是否为方波，若为方

12、波则芯片是好的，反之芯片就是坏的。741 测试模块是利用插入的运放 741 与外围的电阻构成一个比较器，单片机通过检测比较器的输出就可以判断运放的质量。图 2.1 555 与 741 检测电路 综上所述，虽然方案一与方案二的设计思路相差不大，但方案二更能充分利用芯片资源，且显示更加直观，所以我选择方案二。（三）电容测试模块设计方案与论证 方案一：采用由 LM741 等构成的电容测量电路。如图 2.2 所示，该电路的测量原理是被测电容 Cx 充放电而形成三角波，测量三角波的振荡周期就可知电容的大小。有 A1 可构成密勒积分电路，经 A2 构成的施密特电路形成正反馈而产生振荡。但此电路复杂，很难实

13、现。7方案二：采用电容与 555 芯片构成一个无稳态多谐振荡器，单片机通过检测这个振荡器的输出来判断电容的好坏。此方法简单快捷，且应用范围广，可操作性强，成本低。通过上述比较，我选择方案二。图 2.2 由 LM741 构成的电容测试电路（四）二极管和三极管测试模块设计方案与论证 方案一：二极管的测试采用正弦半波法。其电路如图 2.3 所示，触发晶闸管 T，调整电流源 G，使通过二级管 D 的正向峰值电压 Ifm 为给出的规定值。脉冲持续时间 Tp、正相电流变化率dif/dt 和 C1 两端的电压 V1 应与规定条件一致，即可判断二极管的好坏。三极管的测试则采用 IC1 7414 的施密特 6

14、非门集成电路。电路如 2.4 图所示，测试时通过变色发光二极管 LED1 和 LED2 的组合发光颜色不同来实现判别。该集成电路内的非门均具有电压回滞特性，利用这个特性及外围电路构成振荡器可对三极管进行测试。但这种方法比较复杂，且不能充分利用芯片资源。方案二：采用 51 单片机端口检测。二极管的正极与 51 单片机的 P1.0 端口连接，三极管的基极和 51 单片机的 P1.0 端口连接，根据电压的高低就可检测出三极管的好坏。此方法操作简单快捷，符合本设计的要求。 鉴于以上分析，我选择方案二。8图 2.3 正弦半波法测试二极管电路图图 2.4 由 IC1 7414 构成的三极管测试电路三、测量

15、仪总体方案设计与实现 本设计中，考虑到单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点，拟采用 MCS - 51 系列的单片机为核心来实现 555 芯片、电容、二极管、三极管、741 运放测试模块的控制。显示模块拟采用 LCD1602 来显示检测结果。图 3.1 为测试仪总体设计框图。9图 3.1 测试仪总体设计框图四、硬件电路设计（一）主控模块设计 在本课题中，考虑到单片机构成的应用系统有较大的可靠性，容易构成各种规模的应用系统，且应用系统有较高的软、硬件利用系数。还具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现。另外，本设计还需要利用单片机的定时计数器、中断系统等，所以，选择以单片

16、机为核心作为主控模板进行设计具有极大的必要性。在硬件设计中，选用 MS-51系列单片机，其各个 I/O 口分别接有按键、液晶显示器、蜂鸣器、555 芯片、电容、二极管、三极管等，通过软件进行控制。 MCS-51 单片机包含的中央处理器、程序存储器、数据存储器、定时/计数器、中断系统，以及数据总线、地址总线和控制总线都在本设计中有所作用，现在仅将上述芯片管脚分别加以说明。1MCS-51 芯片引脚功能 主控模块原理图（含 MCS-51 芯片）如图 4.1 所示。以下只说明本次设计所用到的引脚。（1)VCC：MCS-51 电源正端输入，接+5V，在电源两端加入一个 10uf 的电解电容和一个103

17、的瓷片电容构成电容滤波。（2)VSS：电源地端。（3)XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。（4)XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外在两引脚与地之间加入两个 22PF 的小电容 C12 和10C13，它们和晶振一起构成谐振滤波网络。（5)RESET：MCS- 51 的重置引脚，高电平动作，当要对芯片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，MCS- 51 便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址 0000H 处开始读入程序代码

18、而执行程序。在图中 9 号管脚与下载线 2 号接口和复位模块相连接，就能实现测试仪的复位功能。（6）EA/Vpp:EA为英文External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部 EPROM 中）来执行程序。本课题使用 8751 内部程序空间，此引脚要接成高电平。（7) PORT0（P0.0P0.7）：端口 0 是一个 8 位宽的开路漏极（Open Drain）双向输出入端口，共有 8 个位，其他三个 I/O 端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0 在当做 I/O 用时可以推动

19、8 个 LS 的 TTL 负载。其中 P0.0-P0.7 为液晶显示接口。（8) PORT2（P2.0P2.7）：端口 2 是具有内部提升电路的双向 I/O 端口，每一个引脚可以推动 4 个 LS 的 TTL 负载，将端口 2 的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2.0-P2.4 是接测试模块按键选择开关。（9) PORT1（P1.0P1.7）：端口 1 也是具有内部提升电路的双向 I/O 端口，其输出缓冲器可以推动 4 个 LS TTL 负载，同样地将端口 1 的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据，P1.0 接报警模块的蜂鸣器，P1.1 接二、三极管的 D/T 口，P1.

20、2 接具有重新选择测试模块的开关 S7，P1.5-P1.4 接下载线插槽（JP8）接口。11P1.01P1.02P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RE ST9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XT AL218XT AL119GN D20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PS EN29AL E30EA /VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VC C40AT 2 Y111.0592

21、MhzC12 22pfC13 22pf123456789J3 10K*8P00P01P02P03P04P05P06P07P00P01P02P03P04P05P06P07VC CVC C123456789J4 10K*8P20P21P22P23P24P25P26P27P20P21P22P23P24P25P26P27VC CS12 S11 S10 S9 S8 S7 12345678910111213141516JP9 VC CR17 10KP00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25VC C1122K2C1010ufR1310kVC C123456JP8VC CC510ufC

22、4103、12345678JP15555VC CR22100kC1R2010K12JP14CapTestSocketC18104.C2C1C2、12345678JP11555TestSocket+C1410UFC15103R1810KR151KR141K555T1555T2VC CVC C555、555T1555T212345678JP16741TestSocketR23100KR24100K741T1741T2VC C741、R1910K12JP13D/T_TestSocket741T1741T2D/TD/T、1234JP12 VC CD2 R21 1K、U2BU ZZE RQ29013R1

23、61KVC CBuzzerBuzzer、VC CC16104+C1710ufVC C图 4.1 主控模块原理图（含 MCS-51 芯片）（10) PORT3（P3.0P3.7）：端口 3 也具有内部提升电路的双向 I/O 端口，其输出缓冲器可以推动 4 个 TTL 负载，同时还具有外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。P3.2 与 P3.4 接电容测试模块，P3.2 与 P3.5 接 555 测试模块，P3.6 与P3.7 接 741 测试模块。2.复位电路与上拉电阻设计 复位电路的作用是在复位或上电过程中，控制 CPU 的复位状态：这段时间内让 CPU 保持复

24、位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止 CPU 发出错误的指令、执行错误操作。本课题的复位电路有手动按钮复位和上电复位两种功能。手动按钮复位需要人为在复位输入端 RST 上加入高电平（如图 4.2 所示） 。一般采用的办法是在 RST 端和正电源 VCC 之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则 VCC 的+5V 电平就会直接加到 REST 端。12P1.01P1.02P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RE ST9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XT AL218XT AL119GN D20P2.021P

25、2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PS EN29AL E30EA /VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VC C40AT 2 Y111.0592MhzC12 22pfC13 22pf123456789J3 10K*8P00P01P02P03P04P05P06P07P00P01P02P03P04P05P06P07VC CVC C123456789J4 10K*8P20P21P22P23P24P25P26P27P20P21P22P23P24P25P26P27VC CS12 S11

26、S10 S9 S8 S7 12345678910111213141516JP9 VC CR17 10KP00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25VC C1122K2C1010ufR1310kVC C123456JP8VC CC510ufC4103、12345678JP15555VC CR22100kC1R2010K12JP14CapTestSocketC18104.C2C1C2、12345678JP11555TestSocket+C1410UFC15103R1810KR151KR141K555T1555T2VC CVC C555、555T1555T212345678JP

27、16741TestSocketR23100KR24100K741T1741T2VC C741、R1910K12JP13D/T_TestSocket741T1741T2D/TD/T、1234JP12 VC CD2 R21 1K、U2BU ZZE RQ29013R161KVC CBuzzerBuzzer、VC CC16104+C1710ufVC C图 4.2 手动复位与上电复位原理图上电复位需要在 RST 复位输入引脚上接一电容至 VCC 端，下接一个电阻到地即可，如图4.2 所示。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电 容加给 RST 端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着 VCC 对电

28、容的充电过程而逐渐回落，即 RST 端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST 端的高电平信号必须维持足够长的时间。上拉电阻是用两个 10K*8 的排阻接到电源上，如图 4.3 所示，当单片机的引脚没有输出信号的时候，电阻就相当于导线，这时引脚为高电平，当单片机的引脚有低电平输入的时候，电压通过电阻不会改变引脚的电压，但是却能够分得一部分电流，进而提高驱动能力。P1 .01P1 .02P1 .23P1 .34P1 .45P1 .56P1 .67P1 .78RE ST9P3 .010P3 .111P3 .212P3 .313P3 .414P3 .515P3 .61

29、6P3 .717XT AL218XT AL119GN D20P2 .021P2 .122P2 .223P2 .324P2 .425P2 .526P2 .627P2 .728PS EN29AL E30EA /VPP31P0 .732P0 .633P0 .534P0 .435P0 .336P0 .237P0 .138P0 .039VC C40AT 2 Y111 .0592 MhzC1 2 22 pfC1 3 22 pf123456789J3 10 K*8P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7VC CVC C1

30、23456789J4 10 K*8P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7VC CS1 2 S1 1 S1 0 S9 S8 S7 12345678910111213141516JP9 VC CR1 7 10 KP00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25VC C1122K2C1 010 ufR1 310 kVC C123456JP8VC CC510 ufC410 3、12345678JP1555 5VC CR2 210 0kC1R2 010 K12JP14CapTestSocketC1

31、 810 4.C2C1C2、12345678JP1155 5TestSock et+ C1 410 UFC1 510 3R1 810 KR1 51KR1 41K55 5T155 5T2VC CVC C555、55 5T155 5T212345678JP1674 1TestSock etR2 310 0KR2 410 0K74 1T174 1T2VC C741、R1 910 K12JP13D/T_TestSo ck et74 1T174 1T2D/TD/T、1234JP12 VC CD2 R2 1 1K、U2BU ZZE RQ290 13R1 61KVC CBu zzerBu zzer、VC C

32、C1 610 4+C1 710 ufVC C图 4.3 上拉电阻电路原理图3.电源电路与报警电路设计 本课题的电源电路为外接电源供电电路，如图 4.4 所示，是直接采用 PC 的 USB 接口5V 直流电源给电路板供电。为了显示外接电源给电路板提供了电源，在系统中增加了电源指示灯电路 D2.其中瓷片电容 C16 与电解电容 C17 起到滤波作用，电阻 R21 具有限流功能。13P1.01P1.02P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78REST9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL218XTAL119GN

33、D20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PS EN29ALE30EA /VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VC C40AT2 Y111.0592MhzC12 22pfC13 22pf123456789J3 10K*8P00P01P02P03P04P05P06P07P00P01P02P03P04P05P06P07VC CVC C123456789J4 10K*8P20P21P22P23P24P25P26P27P20P21P22P23P24P25P26P27VC C

34、S12 S11 S10 S9 S8 S7 12345678910111213141516JP9 VC CR17 10KP00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25VC C1122K2C1010ufR1310kVC C123456JP8VC CC510ufC4103、12345678JP15555VC CR22100kC1R2010K12JP14CapTestSocketC18104.C2C1C2、12345678JP11555TestSocket+C1410UFC15103R1810KR151KR141K555T1555T2VC CVC C555、555T1555T212

35、345678JP16741TestSocketR23100KR24100K741T1741T2VC C741、R1910K12JP13D/T_TestSocket741T1741T2D/TD/T、1234JP12 VC CD2 R21 1K、U2BU ZZERQ29013R161KVC CBuzzerBuzzer、VC CC16104+C1710ufVC C图 4.4 电源电路原理图 报警电路是用三极管 Q2（9031）， Buzzer 端口相当于一个开关，当 MCS-51 芯片P1.0 输出一个高电平时，三极管导通，蜂鸣器鸣响。当输出一个低电平时，三极管截止，蜂鸣器不响。其原理图如图 4.5

36、 所示 。P1 .01P1 .02P1 .23P1 .34P1 .45P1 .56P1 .67P1 .78RE ST9P3 .010P3 .111P3 .212P3 .313P3 .414P3 .515P3 .616P3 .717XT AL218XT AL119GN D20P2 .021P2 .122P2 .223P2 .324P2 .425P2 .526P2 .627P2 .728PS EN29AL E30EA /VPP31P0 .732P0 .633P0 .534P0 .435P0 .336P0 .237P0 .138P0 .039VC C40AT 2 Y111 .0592 MhzC1 2

37、 22 pfC1 3 22 pf123456789J3 10 K*8P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7VC CVC C123456789J4 10 K*8P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7VC CS1 2 S1 1 S1 0 S9 S8 S7 12345678910111213141516JP9 VC CR1 7 10 KP00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25VC C1122K2C

38、1 010 ufR1 310 kVC C123456JP8VC CC510 ufC410 3、12345678JP1555 5VC CR2 210 0kC1R2 010 K12JP14CapTestSocketC1 810 4.C2C1C2、12345678JP1155 5TestSock et+ C1 410 UFC1 510 3R1 810 KR1 51KR1 41K55 5T155 5T2VC CVC C555、55 5T155 5T212345678JP1674 1TestSock etR2 310 0KR2 410 0K74 1T174 1T2VC C741、R1 910 K12JP

39、13D/T_TestSo ck et74 1T174 1T2D/TD/T、1234JP12 VC CD2 R2 1 1K、U2BU ZZE RQ290 13R1 61KVC CBu zzerBu zzer、VC CC1 610 4+C1 710 ufVC C 图 4.5 报警电路原理图（二）液晶显示模块设计液晶显示模块是用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD，本设计中采用 1602 字符型液晶显示器，其实物如图 4.6：图 4.6 1602 字符型液晶显示器实物图1602 LCD 的基控制器大部分为 HD44780，芯片工作电压为 4.55.5V，模块最佳工作电压为 5.0V，显示容量为 1

40、62 个字符，工作电流为 2.0mA，字符尺寸为 2.954.35(WH)mm。本课题中 1602LCD14采用标准的 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表 4.1 所示。P1 .01P1 .02P1 .23P1 .34P1 .45P1 .56P1 .67P1 .78RE ST9P3 .010P3 .111P3 .212P3 .313P3 .414P3 .515P3 .616P3 .717XT AL218XT AL119GN D20P2 .021P2 .122P2 .223P2 .324P2 .425P2 .526P2 .627P2 .728PS EN29AL E30EA /VPP31P

41、0 .732P0 .633P0 .534P0 .435P0 .336P0 .237P0 .138P0 .039VC C40AT 2 Y111 .0592 MhzC1 2 22 pfC1 3 22 pf123456789J3 10 K*8P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7VC CVC C123456789J4 10 K*8P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7VC CS1 2 S1 1 S1 0 S9 S8 S7

42、12345678910111213141516JP9 VC CR1 7 10 KP00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25VC C1122K2C1 010 ufR1 310 kVC C123456JP8VC CC510 ufC410 3、12345678JP1555 5VC CR2 210 0kC1R2 010 K12JP14CapTestSocketC1 810 4.C2C1C2、12345678JP1155 5TestSock et+ C1 410 UFC1 510 3R1 810 KR1 51KR1 41K55 5T155 5T2VC CVC C555、55 5T

43、155 5T212345678JP1674 1TestSock etR2 310 0KR2 410 0K74 1T174 1T2VC C741、R1 910 K12JP13D/T_TestSo ck et74 1T174 1T2D/TD/T、1234JP12 VC CD2 R2 1 1K、U2BU ZZE RQ290 13R1 61KVC CBu zzerBu zzer、VC CC1 610 4+C1 710 ufVC C图 4.7 1602LCD 模块原理图其中 4-14 号引脚分别与单片机的 P2.5-P2.7 和 P0.0-P0.7 口连接，从而由单片机对其进行控制，原理图见图 4.7。

44、编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表 4.1 1602LCD 引脚接口说明表（三）555 芯片测试模块设计 555 测试模块是用 555 时基电路构成无稳态多谐振荡电路，单片机通过检测其输出电压的高低来判断 555 芯片的好坏。无稳态多谐振荡器是将 555 与三个阻、容元器件如图4.8 连接，便构成振荡模式。此外，放电晶体被驱动而导通，使得第七脚的输出将电容 C1 经电阻

45、 Rb 放电，电容器的电压就开始下降，直到降到触发位准 1/3VCC，正15图 4.8 无稳态多谐振荡器反器再次被触发，使第三脚输出回到高态，且放电晶体管截流，于是电容器 C1 再次经由电阻 Ra 及 Rb 充电，重复这些动作就会产生振荡，振荡器的波形为三角波和方波，如图4.9。图 4.9 无稳态多谐振荡器波形图在检测 555 芯片好坏时，是将芯片引脚 4（555T2）与引脚 3（555T1）分别接单片机的P3.3 和 P3.5 口，如图 4.10 所示。若 555 芯片是好的，则说明当引脚 4 输入高电平，引脚3 输出方波，单片机判断出电压P1 .01P1 .02P1 .23P1 .34P1

46、 .45P1 .56P1 .67P1 .78RE ST9P3 .010P3 .111P3 .212P3 .313P3 .414P3 .515P3 .616P3 .717XT AL218XT AL119GN D20P2 .021P2 .122P2 .223P2 .324P2 .425P2 .526P2 .627P2 .728PS EN29AL E30EA /VPP31P0 .732P0 .633P0 .534P0 .435P0 .336P0 .237P0 .138P0 .039VC C40AT 2 Y111 .0592 MhzC1 2 22 pfC1 3 22 pf123456789J3 10

47、K*8P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7VC CVC C123456789J4 10 K*8P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7VC CS1 2 S1 1 S1 0 S9 S8 S7 12345678910111213141516JP9 VC CR1 7 10 KP00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25VC C1122K2C1 010 ufR1 310 kVC C123456JP8VC

48、 CC510 ufC410 3、12345678JP1555 5VC CR2 210 0kC1R2 010 K12JP14CapTestSocketC1 810 4.C2C1C2、12345678JP1155 5TestSock et+ C1 410 UFC1 510 3R1 810 KR1 51KR1 41K55 5T155 5T2VC CVC C555、55 5T155 5T212345678JP1674 1TestSock etR2 310 0KR2 410 0K74 1T174 1T2VC C741、R1 910 K12JP13D/T_TestSo ck et74 1T174 1T2D

49、/TD/T、1234JP12 VC CD2 R2 1 1K、U2BU ZZE RQ290 13R1 61KVC CBu zzerBu zzer、VC CC1 610 4+C1 710 ufVC C图 4.10 555 测试模块原理图的跳变并在显示屏上显示出 Good。若 555 芯片是坏的，则说明当引脚 4 输入高电平，引脚3 没有方波输出，单片机没有判断出电压的跳变并在显示屏上显示出 Bad。（四）741 运放测试模块设计UA741 是通用高增益运算放大器,应用非常广泛，双列直插 8 脚或圆筒 8 脚封装。工作电压22V,差分电压30V,输入电压18V,允许功耗 500mW.图 4.11 是

50、 741 引脚图，图4.12 是其内部功能图。其中 1 脚和 5 脚为偏置(调零端)，2 脚为反向输入端，3 脚为正向输入端，4 脚接地，6 脚为输出，7 脚接电源， 8 脚空脚。741 测试模块是利用插入的运放 741 与外围的电阻 R23、R24 构16图 4.11 UA741 引脚图成一个比较器，741T1 口与 741T2 口分别和单片机的 P3.6 与 P3.7 连接，正向输入端 3 脚接地作为参考电压，如图 4.13 所示。当 741T1 口为高电平，若 2 脚反相输入端电压大于 3脚正相输入端电压，则 741T2 口电压为 0,单片机通过检测比较器的输出就能判断出 741 是好的

51、。当 741T1 口为高电平，若 2 脚反相输入端电压等于 3 脚正相输入端电压，则 741T2口电压还是高电平，单片机通过检测比较器的输出就能判断出 741 是坏的。图 4.12 UA741 内部功能图P1 .01P1 .02P1 .23P1 .34P1 .45P1 .56P1 .67P1 .78RE ST9P3 .010P3 .111P3 .212P3 .313P3 .414P3 .515P3 .616P3 .717XT AL218XT AL119GN D20P2 .021P2 .122P2 .223P2 .324P2 .425P2 .526P2 .627P2 .728PS EN29AL

52、E30EA /VPP31P0 .732P0 .633P0 .534P0 .435P0 .336P0 .237P0 .138P0 .039VC C40AT 2 Y111 .0592 MhzC1 2 22 pfC1 3 22 pf123456789J3 10 K*8P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7VC CVC C123456789J4 10 K*8P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7VC CS1 2 S1 1 S

53、1 0 S9 S8 S7 12345678910111213141516JP9 VC CR1 7 10 KP00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25VC C1122K2C1 010 ufR1 310 kVC C123456JP8VC CC510 ufC410 3、12345678JP1555 5VC CR2 210 0kC1R2 010 K12JP14CapTestSocketC1 810 4.C2C1C2、12345678JP1155 5TestSock et+ C1 410 UFC1 510 3R1 810 KR1 51KR1 41K55 5T155 5T2VC C

54、VC C555、55 5T155 5T212345678JP1674 1TestSock etR2 310 0KR2 410 0K74 1T174 1T2VC C741、R1 910 K12JP13D/T_TestSo ck et74 1T174 1T2D/TD/T、1234JP12 VC CD2 R2 1 1K、U2BU ZZE RQ290 13R1 61KVC CBu zzerBu zzer、VC CC1 610 4+C1 710 ufVC C图 4.13 741 测试模块原理图（五） 电容测试模块设计电容检测是采用电容与 555 芯片构成一个无稳态多谐振荡器（详见 4.3 节），单片机通

55、过检测这个振荡器的输出来判断电容的好坏。其中 JP14 为电容测试插槽，待测试的电容与 555 芯片构成无稳态多谐振荡器，如图 4.14 所示。C2 口为波形输出端，它与单片机的17P3.2 连接。当单片机输入高电平，C2 输出方波，则单片机会检测到振荡器电压的跳变，此时显示屏显示 Good，说明被测电容是好的。当单片机输入高电平，C2 口不能输出方波，则单片机不会检测到振荡器电压的跳变，此时显示屏显示 Bad，说明被测电容是坏的。12345678JP15555C18104R2210KR201KR2510KC2VC CVC C12JP14CapTestSocket图 4.14 电容测试原理图（

56、六）二极管和三极管测试模块设计 二极管检测是利用二极管的正极与单片机的 P1.0 端口连接，负极接地，如图 4.15所示。当单片机检测出低电平时，说明二极管导通，显示屏将显示出 Good，此时二极管是好的。当单片机检测出高电平，说明二极管没有导通，显示屏将显示 Bad，此时二极管是坏的。三极管检测是利用三极管的基极与单片机的 P1.0 端口连接，发射机与集电极接地，如图4.10 所示。当基极与单片机的 P1.0 端口连接时，P1 .01P1 .02P1 .23P1 .34P1 .45P1 .56P1 .67P1 .78RE ST9P3 .010P3 .111P3 .212P3 .313P3 .

57、414P3 .515P3 .616P3 .717XT AL218XT AL119GN D20P2 .021P2 .122P2 .223P2 .324P2 .425P2 .526P2 .627P2 .728PS EN29AL E30EA /VPP31P0 .732P0 .633P0 .534P0 .435P0 .336P0 .237P0 .138P0 .039VC C40AT 2 Y111 .0592 MhzC1 2 22 pfC1 3 22 pf123456789J3 10 K*8P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P

58、0 6P0 7VC CVC C123456789J4 10 K*8P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7P2 0P2 1P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 7VC CS1 2 S1 1 S1 0 S9 S8 S7 12345678910111213141516JP9 VC CR1 7 10 KP00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25VC C1122K2C1 010 ufR1 310 kVC C123456JP8VC CC510 ufC410 3、12345678JP1555 5VC CR2 210 0kC1R2 010 K12JP1

59、4CapTestSocketC1 810 4.C2C1C2、12345678JP1155 5TestSock et+ C1 410 UFC1 510 3R1 810 KR1 51KR1 41K55 5T155 5T2VC CVC C555、55 5T155 5T212345678JP1674 1TestSock etR2 310 0KR2 410 0K74 1T174 1T2VC C741、R1 910 K12JP13D/T_TestSo ck et74 1T174 1T2D/TD/T、1234JP12 VC CD2 R2 1 1K、U2BU ZZE RQ290 13R1 61KVC CBu

60、zzerBu zzer、VC CC1 610 4+C1 710 ufVC C图 4.15 二极管和三极管测试原理图若单片机检测出低电平，则说明基极与发射机导通，若单片机检测出高电平，则说明基极与发射机不导通。当基极与单片机的 P1.0 端口连接，集电极接地时，若单片机检测出低电平，则说明集电极与发基极导通，若单检测出高电平，则说明集电极与基极不导通。当基极与发射机、集电极与基极都导通时，则说明被测三极管是好的，显示屏将显示 Good,反之显示屏将显示 Bad。五、软件设计 18（一）主程序设计电子测试仪的主程序流程图如 5.1 所示。系统对单片机上电之图 5.1 主程序流程图后，有一个短暂的延