Материал: ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1 Расчётно-проектический раздел

1. Назначение и область применения проектируемой мпс

Разрабатываемое устройство предназначено для тестирования микросхем по принципу функционального контроля.

Данное устройство используется на производстве для измерения и исследования микросхем при верификации новых проектов, контроле на серийном производстве, на входном контроле. Оно также используется при проведении дополнительных от браковочных испытаний и сертификации микросхем высокой сложности, а также для комплексной автоматизированной проверки микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции методами функционального контроля и параметрических измерений.

Преимущество и достоинства таких устройств заключается в достоверности результатов тестов, и их быстродействии. Такие тестеры имеют лаконичный интуитивно-понятный интерфейс, графическую и текстовую интерпретацию тестовых воздействий и результатов измерения, что позволяет легко разобраться с инструкцией по использовании, поэтому они очень просты. Они небольшие по габаритам и такие устройства не требуют большого количества затрат по энергоресурсам.

Если брать в сравнение разрабатываемое устройство, построенное на микроконтроллере, аналогичными, разработанными на логических элементах, то можно увидеть ряд преимуществ:

1. устройство, построенное на микроконтроллере, имеет возможность тестировать большее количество различных видов и типов микросхем. Устройство, построенное на микроконтроллере, имеет возможность быстрой переналадки на другие интегральные микросхемы.

2. один микроконтроллер заменяет несколько логических элементов. Что уменьшает количество необходимых элементов и уменьшает габариты устройства.

3. устройство на микроконтроллере позволяет получить больше информации о неисправности микросхемы.

4. При выходе из строя микроконтроллера, его легче заменить, чем перепаивать некоторое количество логических элементов.

2. Разработка структурной схемы мпс

Структурная схема микропроцессорной системы представлена на рис. 1.

Рисунок 1.1 - Структурная схема микропроцессорной системы

Назначение блоков структурной схемы:

МК – микроконтроллер – осуществляет управление работой микропроцессорной системой;

БС – блок сопряжения – предназначен для подключения тестируемой ИМС к микропроцессорной системе;

БУ – блок управления – управляет режимами работы микропроцессорной системы;

БДИ – блок диодной индикации – предназначен для отображения результатов тестирования в двоичном коде;

БЦИ – блок цифровой индикации – предназначен для отображения информации в семисегментном коде.

3. Описание элементной базы

Блок подключения микросхемы предназначен для сопряжения тестируемой ИМС к устройству. В качестве тестируемой микросхемы используем КР1533ИЕ10.

Условное графическое обозначение тестируемой микросхемы представлено на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Условное графическое обозначение микросхемы КР1533ИЕ10

Электрическое параметры микросхемы КР1533ИЕ10 представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Электрические параметры микросхемы КР1533ИЕ10

Назначение выводов микросхемы:

1 – вход установки в состояние «лог.0» ; 2 – вход тактовый С; 3 – вход информационный D1; 4 – вход информационный D2; 5 – вход информационный D4; 6 – вход информационный D8; 7 – вход разрешения счёта ECT; 8 – общий; 9 – вход разрешения записи R; 10 – вход разрешения записи ERC; 11 –выход третьего разряда Q8; 12 – выход второго разряда Q4; 13 – выход первого разряда Q2; 14 – выход нулевого разряда Q1; 15 – выход переноса СR; 16 – напряжение питания.

Условное графическое обозначение микросхемы КМ1816ВЕ751 представлено на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Условное графическое обозначение микросхемы КМ1816ВЕ751

Электрическое параметры микросхемы КР1533ИЕ10 представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Электрические параметры микросхемы КР1533ИЕ10

Назначение выводов микросхемы:

1…8 – входы/выходы 8-разрядного двунаправленного порта 1; 9 – вход сброса (резервное питание ОЗУ); 10 – вход/выход 8-разрядного двунаправленного порта 3; 11 – выход последовательного канала в асинхронном режиме или выход тактового сигнала в синхронном режиме; 12 – вход 0 прерывания или управления счётчика 0; 13 – вход 1 прерывания или управления счётчика 1; 14 – вход счётчика 0; 15 – вход счётчика 1; 16 – выход сигнала разрешения записи байта данных из порта 0 во внешнюю память данных; 17 – выход сигнала разрешения чтения байта из внешней памяти данных в порт 0; 18, 19 – входы подключения кварца, внешнего генератора; 20 – общий; 21…28 – входы/выходы двунаправленного порта 2; 29 – выход сигнала разрешения выборки кода операции на шину порта 0 из внешней памяти программ; 30 – выход разрешения и фиксации адреса при работе с внешней памятью программ и вход импульса программирования ППЗУ; 31 – вход блокировки работы с внутренней памятью (выбор внутренней/внешней памяти); 32…39 – входы/выходы 8-разрядного двунаправленного порта 0; 40 –напряжения питания.

Условное графическое обозначение микросхемы КР1533ИР33 представлено на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Условное графическое обозначение микросхемы КР1533ИР33

Электрические параметры КР1533ИР33: U_{пит.ном.}= 5 В; U_{вых.низ.ур.}≤ 0,5 В; U_{вых.выс.ур.}≥ 2,5 В;I_{пот.низ.ур}.≤ 17 мА; I_{пот.выс.ур}.≤ 24 мА; I_{пот.всост.выкл}≤ 27 мА.

Назначение выводов микросхемы КР1533ИР33: 1 – вход разрешения снятия состояния высокого импеданса; 2…9 – входы информационные D0…D7; 10 – общим; 11 – вход стробирования С; 12…19 – выход Q7…Q0; 20 – напряжения питания.

Условное графическое обозначение микросхемы К555ЛА12 представлено на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 – Условное графическое обозначение микросхемы К555ЛА12

Электрические параметры микросхемы К555ЛА12: U_{пит.ном.}= 5 В; U_{вых.низ.ур.}≤ 0,5 В; U_{вых.выс.ур.}≥ 2,7 В;I_{пот.низ.ур}.≤ 12 мА; I_{пот.выс.ур}.≤2 мА.

Назначение выводов микросхемы К555ЛА12: 1,2,4,5,9,10,12,13 – входы; 3,6,8,11 – выходы; 7 – общий; 14 – напряжения питания.

4. Разработка принципиальной схемы мпс

Принципиальная схема блока интерфейса подключения микросхемы представлена на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 – Принципиальная схема блока интерфейса подключения микросхемы

Для подключения питания тестируемой микросхемы используется транзисторный ключ VT1.

Транзистор выбираем из условия: U_кэmax≥ U_п= 5В; I_{к max}≥ I_пот = 21мА.

Исходя из условия выбираем транзистор типа p-n-p – BD140, который имеет следующие параметры: U_кэmax= 80В; I_{к max}= 1,5А; h_21э ≥40.

Сопротивление резистора R1 определяем, используя выражение:

(1.1)

где Uпит = +5 В – напряжение питания;

U⁰_вых = 0,4 В – уровень напряжения логического нуля на выходе порта микроконтроллера;

I_б – ток базы транзистора.

(1.2)

Выбираем стандартное значение сопротивления из ряда E24, равное 7,5 кОм. Сопротивление резистора R2 R1. Выбираем R2 равным 100 кОм.

Выбираем резисторы согласно источнику : R1 – SMD 1206 – 7,5кОм - 5%;

R2 – SMD 1206-100кОм-5%.

Произведём разработку и расчёт блока микроконтроллера.

Принципиальная схема подключения микроконтроллера типа AT89С52 представлена на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 – Принципиальная схема подключения микроконтроллера типа AT89С52

Для обеспечения тактовой частоты выходам XTAL1 и XTAL2 подключим кварцевый резонатор с частотой 7 МГц. Для облегчения внутреннего генератора подключается цепочка из конденсаторов C2 и С3. Выбираются конденсаторы типовой схемы подключения типа SMD 1206 – 50В - 22пФ5%. Для подключения внутренней памяти на вход ЕА подаем высокий уровень. Конденсатор С4 служит для фильтрации сетевой помехи. Для сброса микроконтроллера служит кнопка SB1. Параметры подключения микроконтроллера являются типовой схемой включения.

Выбираем элементы: R1 – SMD 1206 – 7,5к5%;

C1,С4 – SMD 1206 – 50В – 0,1 мкФ10%;