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一种用于数字电路实践教学的芯片检测系统.pdf

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一种 用于 数字电路 实践 教学 芯片 检测 系统
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摘要
申请专利号:

CN201610859680.1

申请日:

2016.09.28

公开号:

CN106483450A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/28申请日:20160928|||公开
IPC分类号: G01R31/28 主分类号: G01R31/28
申请人: 河海大学常州校区
发明人: 刘艳; 张斌; 高茜; 唐海贤; 景昊
地址: 213022 江苏省常州市晋陵北路200号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 南京纵横知识产权代理有限公司 32224 代理人: 董建林
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610859680.1

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种用于数字电路实践教学的芯片检测系统,它涉及芯片测试装置技术领域。它包括模式选择模块、芯片检测模块和结果显示模块,模式选择模块包括有拨码开关,芯片检测模块包括有51单片机、芯片插座、第一继电器、第二继电器;结果显示模块包括有LED灯和蜂鸣器,将所述芯片检测模块的检测结果通过LED灯、蜂鸣器显示出来;51单片机分别与拨码开关、芯片插座、第一继电器、第二继电器、LED灯、蜂鸣器连接,芯片插座分别与第一继电器、第二继电器连接,第一继电器、第二继电器接地。本发明操作方便,无需人工连接复杂线路,能够方便、准确地判断芯片是否损坏,并给出检测结果,结果可靠,有效提高教学和学习效?#30465;?/p>

权利要求书

1.一种用于数字电路实践教学的芯片检测系统,其特征在于:包括模式选择模块、芯片
检测模块和结果显示模块,模式选择模块包括有拨码开关(1),芯片检测模块包括有51单片
机(2)、芯片插座(3)、第一继电器(4)、第二继电器(5),结果显示模块包括有LED灯(6)和蜂
鸣器(7),51单片机(2)分别与拨码开关(1)、芯片插座(3)、第一继电器(4)、第二继电器(5)、
LED灯(6)、蜂鸣器(7)连接,芯片插座(3)分别与第一继电器(4)、第二继电器(5)连接,第一
继电器(4)、第二继电器(5)接地。
2.如权利要求1所述的一种用于数字电路实践教学的芯片检测系统,其特征在于:所述
的芯片插座(3)为16引脚芯片底座,芯片插座(3)上插接有待检测芯片,所述待检测芯片包
括有74HC/LS00、74HC/LS20、74HC/LS153、74HC/LS161、74HC/LS138、7448/9六种数字电路实
验常用芯片。
3.如权利要求1所述的一种用于数字电路实践教学的芯片检测系统,其特征在于:所述
第一继电器(4)的常闭端分别与51单片机(2)的P0.6口、芯片插座(3)的7号引脚连接。
4.如权利要求1所述的一种用于数字电路实践教学的芯片检测系统,其特征在于:所述
第二继电器(5)的常闭端分别与51单片机(2)的P0.7口、芯片插座(3)的8号引脚连接。

说明书

一种用于数字电路实践教学的芯片检测系统

技术领域

本发明涉及芯片测试装置技术领域,尤其涉及一种用于数字电路实践教学的芯片
检测系统。

背景技术

数字电路相关实践课程是数字电子技术理论教学的延伸,实践过程中所用芯片保
持完好是实验成功的前提条件。由于电路设计或连接错误导致实验失败时,可以检查电路
或连线进行修?#27169;?#20294;芯片损坏往往需要对其每个引脚进行测试。最常用的方式是手工检测,
即通过手工连线、搭建电路,根据芯片的功能表或真?#24403;?#32473;相应引脚提供输入电平,观察对
应功能引脚的电平输出,判读芯片是否完好,但这种方法效率不高,需要连接复杂的线路,
不?#31995;?#20999;换输入开关,检测结果可靠性不高。

因此,本领域的技术人员致力于开发一种用于数字电路实践教学的芯片检测系
统。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是提供一种用于数字电
路实践教学的芯片检测系统,结构简单,设计合理,操作方便,无需人工连接复杂线路,能够
方便、准确地判断芯片是否损坏,并给出检测结果,结果可靠,有效提高教学和学习效?#21097;?#23454;
用性强,易于推广使用。

为实现上述目的,本发明提供了一种用于数字电路实践教学的芯片检测系统,包
括模式选择模块、芯片检测模块和结果显示模块,模式选择模块包括有拨码开关,模式选择
模块通过拨码开关提供6种检测模式,根据所要检测的芯片,选择相应的模式,从而运行相
应的程序,并给出最?#24352;?#26029;结果;芯片检测模块包括有51单片机、芯片插座、第一继电器、第
二继电器;结果显示模块包括有LED灯和蜂鸣器,将所述芯片检测模块的检测结果通过LED
灯、蜂鸣器显示出来;51单片机分别与拨码开关、芯片插座、第一继电器、第二继电器、LED
灯、蜂鸣器连接,芯片插座分别与第一继电器、第二继电器连接,第一继电器、第二继电器接
地。

作为优选,所述芯片检测模块根据模式选择模块选定的模式,运行相应的程序,对
芯片是否烧毁进行检测,通过51单片机的IO口输出不同的电平组合,提供给被检测芯片,并
将检测结果通过IO口输出,提供给所述结果显示模块;结果显示模块通过LED灯、蜂鸣器与
51单片机的IO口连接,将IO口的输出电平以光、声的?#38382;教?#29616;,直观显示判断结果,使用者
通过不同的现象来判断芯片是否烧毁。

作为优选,所述的芯片插座为16引脚芯片底座,芯片插座上插接有待检测芯片,所
述待检测芯片包括有74HC/LS00、74HC/LS20、74HC/LS153、74HC/LS161、74HC/LS138、7448/9
六种数字电路实验常用芯片。

作为优选,当待检测芯片为引脚数为14的芯片时,7号引脚为GND引脚,所述第一继
电器的常闭端分别与51单片机的P0.6口、芯片插座的7号引脚连接。

作为优选,当待检测芯片为引脚数为16的芯片时,8号引脚为GND引脚,所述第二继
电器的常闭端分别与51单片机的P0.7口、芯片插座的8号引脚连接。

本发明的有益效果是:电路简单、操作方便、结果可靠,能够方便、准确地判断芯片
是否损坏,直接给出检测结果,不需要人工连接复杂线路,能提高数字电路实践课程中的教
学和学习效?#21097;?#26041;便教师和学生将时间和精力?#24230;?#21040;更深层次的实验教学和学习中。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以
充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图;

图2是本发明芯片插座的连接示意图;

图3是本发明的测试流程图。

具体实施方式

参照图1-3,本具体实施方式采用以下技术方案:一种用于数字电路实践教学的芯
片检测系统,包括模式选择模块、芯片检测模块和结果显示模块,模式选择模块包括有拨码
开关1,芯片检测模块包括有51单片机2、芯片插座3、第一继电器4、第二继电器5;结果显示
模块包括有LED灯6和蜂鸣器7,将所述芯片检测模块的检测结果通过LED灯6、蜂鸣器7显示
出来;51单片机2分别与拨码开关1、芯片插座3、第一继电器4、第二继电器5、LED灯6、蜂鸣器
7连接,芯片插座3分别与第一继电器4、第二继电器5连接,第一继电器4、第二继电器5接地。

?#26723;?#27880;意的是,所述模式选择模块通过拨码开关1提供6种检测模式,根据所要检
测的芯片,选择相应的模式,从而运行相应的程序,并给出最?#24352;?#26029;结果;芯片检测模块根
据模式选择模块选定的模式,运行相应的程序,对芯片是否烧毁进行检测,通过51单片机2
的IO口输出不同的电平组合,提供给被检测芯片,并将检测结果通过IO口输出,提供给所述
结果显示模块;结果显示模块通过LED灯6、蜂鸣器7与51单片机2的IO口连接,将IO口的输出
电平以光、声的?#38382;教?#29616;,直观显示判断结果,使用者通过不同的现象来判断芯片是否烧
毁。

本具体实施方式由模式选择、芯片检测、结果显示三个模块组成,三者相互联系,
协同工作,针?#28304;?#27979;芯片进行功能测试,待检测芯片包括有74HC/LS00、74HC/LS20、74HC/
LS153、74HC/LS161、74HC/LS138、7448/9六种数字电路实验常用芯片;这六种芯片有以下几
个共同点:VCC引脚均为芯片?#20063;?#30340;第一个引脚,GND引脚均为芯片左侧的最后一个引脚;提
供给芯片一定的输入,则其输出端有确定、可知的结果。上述六种常用芯片引脚数量有14和
16,因此所述芯片插座3选取16引脚芯片底座,待检测芯片插接在芯片插座3上,连接方式见
图2;当芯片损坏时,可能会有以下两种表?#20013;?#24335;:若芯片的VCC引脚和GND引脚连通,则芯片
一定损坏;芯片的输入与输出和其真?#24403;?#19981;匹配。

本具体实施方式的检测流程如图3,其检测结果显示包括两种情况:一是芯片正
常,LED灯6亮;二是芯片损坏,蜂鸣器7响。

芯片检测的步骤为:(1)检测芯片的VCC、GND引脚是否连通,采取在芯片的GND引脚
接继电器的方案:

①对于引脚数为14的芯片,7号引脚为GND引脚,第一继电器4的常闭端分别与51单片机
2的P0.6口和待检测芯片的7号引脚连接,其中,51单片机2的P0.6口接下拉电阻;VCC引脚始
终与5V电源相连。装置开始工作时,首先检测51单片机2的P0.6口的输入电平,若为高电平,
则说明芯片的VCC引脚和GND引脚连通,说明该芯片损坏,此时,51单片机2控制蜂鸣器7响且
LED灯6灭;若为低电平,则说明两个引脚未连通,第一继电器4工作使7号引脚与GND相连,进
行下一步检测。

②对于引脚数为16的芯片,8引脚为GND引脚,同样需要首先检测芯片的VCC引脚和
GND引脚是否连通,第二继电器5的常闭端分别与51单片机2的P0.7口和待检测芯片的8号引
脚连接,其中,51单片机2的P0.7口接下拉电阻;VCC引脚始终与5V电源相连。装置开始工作
时,首先检测51单片机2的P0.7口的输入电平,若为高电平,则说明两引脚连通,说明该芯片
损坏,此时,51单片机2的控制蜂鸣器7响且LED灯6灭;若为低电平,第二继电器5工作使8号
引脚与GND相连,进行下一步检测。

(2)对被测芯片的逻辑输出功能引脚的输出电平进行检测,需要根据被测芯片的
类型,通过51单片机2输出不同的电平组合;此时,通过拨码开关1电路选择所述芯片检测装
置的工作模式,?#26434;?#19981;同的芯片,51单片机2内部已预先保存了这些芯片的功能表。

本具体实施方式能够方便快速地检测芯片是否烧毁,改变了传统的手工检测法,
提高芯片检测的效?#21097;?#36866;合用于数字电路实践教学,检测结果稳定可靠,能提高数字电路实
践课程中的教学和学习效?#21097;?#26041;便师生?#24230;?#21040;更深层次的实验教学和学习中,具有广阔的
市场应用前景。

实施例1:对于74HC/LS00二输入与非门芯片,其引脚数为14,其中,1号和2号引脚、
4号和5号引脚、9号和10号引脚、12号和13号引脚为4个与非门的二输入引脚,分别连接51单
片机2的P0.0和P0.1、P0.3和P0.4、P1.2和P1.3、P1.5和P1.6口;3号、6号、8号和11号引脚为
?#26434;?#30340;逻辑结果输出引脚,连接51单片机2的P0.2、P0.5、P1.1、P1.4口;按照芯片的功能表,
和与非门输入端相连的IO口?#26469;?#36755;出所有电平组合作为芯片的输入,51单片机2每次输出
电平组合变化前,延时1ms,并检测和与非门输出端口相连的IO口的输入电平是否与芯片功
能表?#26434;Γ?#22914;果?#26434;Γ?#21017;继续进行电平变化;否则,说明芯片损坏,停止检测,结果显示部分
显示芯片损坏;直至遍历完成芯片的功能表且输出结果均与输入信号相匹配时,表明芯片
没有损坏,结果显示部分显示芯片正常。

实施例2:对于74HC/LS20四输入与非门芯片,其引脚数为14,其中1号、2号、4号、5
号和9号、10号、12号、13号引脚为两个与非门的四输入引脚,分别连接51单片机2的P0.0、
P0.1、P0.3、P0.4、P1.2、P1.3、P1.5和P1.6口;6号、8号引脚为?#26434;?#30340;两个逻辑结果输出引
脚,分别与51单片机2的P0.5和P1.1口连接;按照芯片的功能表,和与非门输入端相连的IO
口?#26469;?#36755;出所有电平组合作为芯片的输入,51单片机2每次输出电平组合变化前,延时1ms,
并检测和与非门输出端口相连的IO口的输出电平是否与芯片的功能表?#26434;Γ?#22914;果?#26434;Γ?#21017;
继续进行电平变化;否则,说明芯片损坏,停止检测,结果显示部分显示芯片损坏;直至遍历
完成芯片的功能表且输出结果均与输入信号相匹配时,表明芯片没有损坏,结果显示部分
显示芯片正常。

实施例3:对于74HC/LS153双4选1数据选择器芯片,其引脚数为16,包含两个数据
选择器,这两个数据选择器共用两个地址输入端,对两个数据选择器分别进行检测;2号、14
号引脚为公用的地址输入端,连接51单片机2的P0.1和P1.5口;3、4、5、6号引脚和10、11、12、
13号引脚分别为数据选择器1和数据选择器2的数据输入端,?#26469;?#19982;51单片机2的P0.2-
P0.5、P1.1-P1.4口连接;7、9号引脚分别为数据选择器1和数据选择器2的结果输出端,连接
51单片机2的P0.6和P1.0口;1、15号引脚分别为数据选择器1和数据选择器2的使能端,连接
51单片机2的P0.0和P1.6口。

对于两个数据选择器,采取逐个检测的方法,对芯片进行检测。以检测数据选择器
1的好坏为例:首先,使51单片机2的P0.0口输出相应电平使能数据选择器1,P1.6口输出相
反电平;P0.1和P1.5口?#26469;?#36755;入00-11的电平组合作为数据选择器1的地址输入端,每一次
改变地址输入端电平组合后,相应数据输入?#31169;?#34892;电平变化,检测数据选择器1输出端P0.6
的电平是否与数据输入端电平相同。若相同,则继续进行检测,直?#20102;?#26377;检测都完成时说明
数据选择器1完好;否则,说明芯片损坏,停止检测,结果提示部分显示芯片损坏。相似地,可
以检测数据选择器2是否损坏;只有数据选择器1和数据选择器2都完好时,表明芯片没有损
坏。

实施例4:对于74HC/LS161十六进制计数芯片,其引脚数为16,功能引脚1、9分别为
清零端和置数端,均为低电平有效,分别与51单片机2的P0.0和P1.0口连接,检测芯片是否
具有计数功能,不需要用到计数器的清零、置数端,所以使P0.0和P1.0口输出高电平?#36824;?#33021;
引脚7、10为计数器使能端且为高电平有效,分别连接51单片机2的P0.6和P1.1口且输出高
电平输入;3、4、5、6号引脚为预置数端,无需进行处理;2号引脚为脉冲输入端,连接51单片
机2的P0.1口,51单片机2通过定时器在P0.1口输出一定频?#23454;腜WM波,为芯片提供时钟脉
冲;11、12、13、14号引脚为计数器输出端,连接51单片机2的P1.2-P1.5口,51单片机2通过检
测计数器输出端电平组合是否与其功能表一致,判断芯片是否损坏;若输出结果与功能表
一致,说明芯片没有损坏;否则,说明芯片损坏。

实施例5:对于74HC/LS138译码器,其引脚数为16,其中,4、5、6号引脚为译码器使
能端,分别连接51单片机2的P0.3、P0.4和P0.5,当其输入电平组合为001时,译码器开始工
作;1、2、3号引脚为译码器的地址输入端,连接51单片机2的P0.0-P0.2口,译码器的地址输
入端可以决定译码器输出端7号、9-15号引脚的电平,分别连接51单片机2的P0.6、P1.0-
P1.6口;51单片机2的P0.0-P0.2口?#26469;?#36755;出000-111的电平组合,每次IO口输出电平变化之
前,延时1ms,检测译码器输出端的电平,若输出结果与地址输入信号无法匹配,说明芯片损
坏,停止检测;否则,继续检测,直至检测完成所有输入组合且结果功能表一致时,说明芯片
没有损坏,结果显示部分显示相应的结果。

实施例6:对于7448/9七段显示译码器,7448为共阴极极七段显示译码器,7449为
共阳极七段显示译码器,其引脚数均为16;其中,3号引脚为灯测试端,连接51单片机2的
P0.2口,保持高电平输出;4号引脚为动态灭零输入端,连接51单片机2的P0.3口,保持高电
平输出;5号引脚为消隐输入/动态灭零输出端,连接51单片机2的P0.4口,保持高电平输出;
1、2、6、7号引脚分别为输入端B、C、D、A,分别连接51单片机2的P0.0、P0.1、P0.5、P0.6口;9-
15号引脚分别为显示译码器输出端e、d、c、b、a、g、f,连接51单片机2的P1.0-P1.6口,对于
7448和7449两种芯片,输入相同的信号,其输出结果恰好相反;按照其芯片功能表,在芯片
的输入端加不同的输入电平,并检测输出端输出结果是否与功能表一致,一旦不一致,则停
止检测,说明芯片已损坏,结果显示部分显示相应结果;直至功能表中所有数据都检测完毕
且输出结果均与功能表相?#26434;Γ?#35828;明芯片完好,结果显示部分显示相应结果。

以上详?#35813;?#36848;了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无
需创造性?#25237;?#23601;可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术
人?#24065;?#26412;发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的
技术方案,?#26434;?#22312;由权利要求书所确定的保护?#27573;?#20869;。

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