基于MCS-51的CS16312自制测试台简介

集成电路测试一般有专用的测试设备和分选设备，但相对成本较高，因此，一些IC厂家为了节省测试成本，对部分电路采用自制测试台的方式进行测试，本文介绍的就是基于上述构想而制作的集成电路CS16312测试台。

CS16312是一种VFD显示驱动电路，共6个COM端，11个SEG端，以及5个COM、SEG复用端，能被编程用于驱动4COM×16SEG-11COM×11SEG的VFD显示屏。芯片内容带有键盘扫描，可以自动扫描24个按键，另有4个LED驱动端和4个Switch逻辑输入端可供使用。

2 硬件部分

该测试台主要测试六个内容，分别是：静态电流测试，芯片振荡频率测试，"暗显"测试，LED、Switch端口功能测试，显示测试，键盘扫描测试。

下面详细介绍各部分的测试原理和方法。

2.1 静态电流测试

CS16312芯片的静态电流指标是15mA，本测试台的静态电流测试指标是10mA，静态电流大于10mA的芯片判为不合格电路。测试原理如图1所示。

当流过RI的电流在RI上产生的压降小于PNP管的发射极导通电压，三极管不导通，C级电压为低电平，此时表示电路的静态电流指标正常，当流过RI的电流在RI上产生的压降大于PNP管的发射极导通电压，三极管导通，C极电压为高电平，此时表示电路静态电流不正常，通过单片机断口判断C极电平，可以判定电路的静态电流。

2.2 振荡频率测试

振荡频率测试原理如图2所示。通过单片机计数器计算在一定时间内的脉冲数，可以判定芯片的振荡频率。由于芯片振荡端产生的是锯齿波，而且频率较快（相对于单片机），因此需要将锯齿波整形成方波，再经分频后接至单片机T1计数器输入端。实验证明，分布电容对芯片振荡频率影响很大，因此对芯片振荡端整形的芯片输入电容要尽量小。

2.3"暗显"测试

"暗显"是指芯片驱动VFD显示屏时，有些段在不该亮时点亮（但很暗）的现象。通过分析，该种现象产生的原因主要有两种：一为振荡频率偏快（是正常频率的数倍）；二为某些段栅驱动端负电压电平抬升。根据这两种情况，"暗显"测试主要是判断段栅驱动端输出的负电压以及测试芯片的振荡频率。振荡频率测试如前所述，负压测试原理图如图3所示。当电压不抬升时，比较器输出端为高电平，反之为低电平。由于本文采用的比较器为LM339，所以输出端需接上拉电阻。芯片段栅驱动端口有较高的负压，因此需要加一个二级管隔离，以防干扰。

2.4 LED、Switch端口测试

当芯片SW端（4个）电平一定时，芯片内部有一个寄存器有其对应的数值，可以通过指令读出该数值；当向芯片特定寄存器写入一定的数值时，能够在LED（4个）输出端输出相应电平。因此，该测试就是基于此原理实现的。示意图如图4所示。LED端直接接至单片机输入端。

2.5 显示测试

显示测试主要是通过在显示RAM中写入一个定值，在SEG端读出的方法来测试的。首先判断COM位，然后判断对应COM时SEG端的输出值。COM端接或非门，或非门输出接至单片机中断输入端。

2.6 键盘扫描测试

键盘扫描测试是通过4066模拟按键测试的，本文采用的方法是分别按下24个键，读取键值寄存器判断。示意图如图6所示。

2.7 和PC机通讯

由于统计数据以及保留和专用分选设备通信的需要，该测试台采用RS232和PC机进行通信。

2.8 其他

从上述介绍可以看出，该测试台需要大量的输入输出端口，仅仅依靠MCS-51单片机有限的IO资源是不够的，因此需要扩展单片机的IO口，该测试台采用的是传统的通过74373扩展输入口，74377扩展输出口，示意图如图7所示。

测试状态通过LED显示， 绿灯代表PASS、红灯代表FAIL，LED连接示意图如图8所示。

3 软件部分

程序流程图如图9所示。具体测试内容的测试方法如下：（1）静态电流测试，暗显测试只要读取对应位的数值即可判断好坏。

（2）振荡频率的测试分子是通过T0定时器定时50ms，在这段时间内，T1计数器对芯片振荡脉冲（分频后）个数计数。由于芯片振荡频率在一定范围内波动（离散性），单片机判断时脉冲个数值也需有个范围。

（3）SW、LED的测试方法是在SW端连续输入电平为0001、0010、0100、1000（二进制值），读取相应寄存器值，然后对LED寄存器连续写入0001、0010、0100、1000，读取LED输出端电平。

（4）显示测试部分程序是在中断内完成的。只要COM端出现高电平，单片机进入中断（见硬件部分），然后判断COM位的具体位置，再读取此时SEG端数据，与写入显示RAM中的内容相比较。

（5）键盘扫描测试程序是通过单片机控制4066模拟开关的通断来模拟按键，然后读取键盘寄存器值判断。

（6）RS232通信部分程序是可选择部分。该程序主循环中"开始测试"信号可以由外部按键给出，也可以由计算机通过串口给出。测试完成后，单片机通过串口发送给计算机一些状态指示数据以及统计数据等。

4 存在问题

该测试台目前已经投入使用，使用过程中暴露出一些问题，主要是SW端和LED端没有隔离而直接和相应芯片输入输出管脚相连，CS16312测试时有一个-20V左右的高压，当被测芯片方向放错或其他干扰串入时，与SW端和LED端相连的芯片容易损坏。