利用模擬測(cè)試系統(tǒng)和單片機(jī)測(cè)試音頻控制電路

張鵬輝，張武軍，潘逸剛

（中國電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

利用模擬測(cè)試系統(tǒng)和單片機(jī)測(cè)試音頻控制電路

張鵬輝，張武軍，潘逸剛

（中國電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

單片機(jī)因其體積小、集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、編程開發(fā)靈活等特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的音頻控制電路測(cè)試需要使用數(shù)?；旌蠝y(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、投入成本高。文章介紹了一種新的音頻控制電路測(cè)試方案，提出了基于單片機(jī)在模擬電路測(cè)試系統(tǒng)上測(cè)試這種音頻電路的方法，采用keil C的IDE環(huán)境進(jìn)行軟件開發(fā)，并通過Multisim軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真，最后完成了實(shí)裝驗(yàn)證和批量生產(chǎn)。該方法具有穩(wěn)定性高、可編程、低成本、測(cè)試速度快等優(yōu)點(diǎn)?？梢钥醋魇菙?shù)字電路在模擬電路測(cè)試系統(tǒng)上的創(chuàng)新型測(cè)試，從而加深對(duì)模擬電路測(cè)試系統(tǒng)的深層次利用，提高了系統(tǒng)的利用率。

單片機(jī)；音頻控制電路；測(cè)試；模擬電路測(cè)試系統(tǒng)

1 引言

音頻控制電路作為一種數(shù)字電路，一般都在數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)上測(cè)試，但是由于測(cè)試功能較多，時(shí)間較長(zhǎng)，測(cè)試成本較高。而模擬電路測(cè)試系統(tǒng)由于沒有數(shù)字模塊，而無法測(cè)試數(shù)字電路，現(xiàn)在我們提出一種基于單片機(jī)方法，給模擬電路測(cè)試系統(tǒng)提供一個(gè)數(shù)字信號(hào)源作為外接數(shù)字信號(hào)模塊，使模擬電路測(cè)試系統(tǒng)具有數(shù)字信號(hào)模塊，這樣也就可以測(cè)試音頻控制電路了。而且該方法還具有穩(wěn)定性高、可編程、低成本、可在短時(shí)間內(nèi)大量推廣等優(yōu)點(diǎn)。

2 模擬電路測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介

我們這里選用的是JC-XXXXA模擬集成電路測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)由精密測(cè)量單元（PMU）、器件電壓源（DPS）、電壓電流源（VIS）、參考電壓源（VS）、音頻電壓源（AS）、音頻電壓表（AVM）、時(shí)間測(cè)量單元、通道板、系統(tǒng)總線控制板、接口板等幾部分組成。它可以用于運(yùn)算放大器、比較器、模擬開關(guān)、音響電路電話機(jī)電路、三端電源、A/D、D/A等多種模擬集成電路的直流參數(shù)、動(dòng)態(tài)功能及交流參數(shù)的測(cè)試，適合集成電路生產(chǎn)測(cè)試（包括中測(cè)和成測(cè)）、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、進(jìn)廠檢驗(yàn)測(cè)試及質(zhì)量/可靠性分析測(cè)試，是一款測(cè)試精度較高、功能強(qiáng)大的測(cè)試系統(tǒng)。但是該測(cè)試系統(tǒng)沒有配置數(shù)字模塊，無法進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的發(fā)送和接收，對(duì)某些帶數(shù)字控制部分的模擬電路難以測(cè)試。

3 單片機(jī)簡(jiǎn)介（AT89S52）

Atmel公司生產(chǎn)的CMOS型51系列單片機(jī)，具有MCS-51內(nèi)核，用Flash ROM代替ROM作為程序存儲(chǔ)器，可擦除1 000次以上，具有集成度高、穩(wěn)定性高、體積小、控制功能強(qiáng)、編程開發(fā)方便、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，而且還支持串行擴(kuò)展技術(shù)，成為當(dāng)今最流行的單片機(jī)，這里我們選用AT89S52單片機(jī)。

4 音頻控制電路的原理介紹

圖1是某音頻控制電路的管腳定義，它通過DATA串行數(shù)據(jù)輸入口進(jìn)行讀數(shù)據(jù)，其時(shí)序如圖2。

圖1 音頻控制電路的管腳

圖2 串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的時(shí)序

在時(shí)鐘的上升沿時(shí)讀取數(shù)據(jù)信號(hào)，在時(shí)鐘的下降沿時(shí)讀取觸發(fā)信號(hào)，這樣一個(gè)11位數(shù)據(jù)為一個(gè)數(shù)據(jù)周期，數(shù)據(jù)格式共11位為D0～D10，其中D0位表示控制聲道的選擇：0表示選擇聲道1，1表示選擇聲道2；D1位表示控制幾個(gè)聲道的選擇：0表示同時(shí)控制兩個(gè)聲道，1表示同時(shí)只能控制一個(gè)聲道；D2～D8為調(diào)節(jié)音量大小的控制信號(hào)碼，D9和D10保持為1。

5 測(cè)試原理及系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩部分協(xié)調(diào)完成，硬件部分主要完成測(cè)試信號(hào)的輸出；軟件部分主要完成信號(hào)的處理及整個(gè)系統(tǒng)控制功能。

其工作原理為由測(cè)試系統(tǒng)向本系統(tǒng)單片機(jī)發(fā)送一個(gè)信號(hào)，然后單片機(jī)再向電路發(fā)出一組有延時(shí)的特定信號(hào)，以模擬音頻控制電路的音量變化，并驗(yàn)證音頻控制電路的功能是否正常，同時(shí)電路輸出一個(gè)返回信號(hào)給測(cè)試系統(tǒng)來判斷測(cè)試電路是否合格。

5.1 硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)、單片機(jī)外圍電路、單片機(jī)與測(cè)試電路的接口、測(cè)試系統(tǒng)和單片機(jī)的接口等。單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)22組信號(hào)數(shù)據(jù)，測(cè)試系統(tǒng)發(fā)送start信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)收到后向測(cè)試電路發(fā)送一組11位數(shù)據(jù)，然后單片機(jī)內(nèi)部序號(hào)加1，下一次收到start信號(hào)時(shí)發(fā)送下一組數(shù)據(jù)，直到在一個(gè)測(cè)試周期內(nèi)輸出一組信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)收到End信號(hào)時(shí)，內(nèi)部清零，下一次發(fā)送將由第一組數(shù)據(jù)開始。圖3是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5.2 軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)軟件主要由主程序、數(shù)據(jù)發(fā)送等兩個(gè)模塊組成。本系統(tǒng)的軟件采用C語言編寫，在Keil軟件環(huán)境下進(jìn)行編譯連接，可以很好地反映程序的運(yùn)行情況。在上機(jī)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于系統(tǒng)的原因，在它給單片機(jī)發(fā)送信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，從而使單片機(jī)接收到不穩(wěn)定的信號(hào)，產(chǎn)生錯(cuò)誤。所以在單片機(jī)接收測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)部分，增加了延時(shí)去除抖動(dòng)，提高測(cè)試的精度。

5.2.1 主程序設(shè)計(jì)

主程序主要完成硬件初始化、去抖動(dòng)、子程序調(diào)用等功能，主程序流程如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

去抖動(dòng)功能主要由一個(gè)延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)收到觸發(fā)信號(hào)時(shí)，通過延時(shí)函數(shù)來消除抖動(dòng)，并在處理完start或end信號(hào)后進(jìn)行軟件延遲，防止系統(tǒng)輸出start或end信號(hào)的周期過長(zhǎng)，單片機(jī)系統(tǒng)把一個(gè)信號(hào)當(dāng)成多個(gè)信號(hào)來處理。

子程序主要是一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送的模塊，它把要發(fā)送的信號(hào)分為三段，第一段共兩位：D0D1，第二段共七位：D2～D8，第三段共兩位：D9D10。由于第一段和第三段每次發(fā)送的信號(hào)都相同，所以為了測(cè)試方便不用把它們和第二段放在一起，只需要把第二段單獨(dú)放在一個(gè)數(shù)組中即可，在測(cè)試時(shí)把第一段和第三段信號(hào)加在要調(diào)用的第二段信號(hào)的前端和末尾即可完成測(cè)試，這樣可以減少數(shù)據(jù)的調(diào)用次數(shù)，提高測(cè)試效率。

5.2.2 數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)發(fā)送程序通過軟件編寫驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘端口和DATA端口輸出一組1/0二進(jìn)制信號(hào)，同時(shí)發(fā)送時(shí)減少對(duì)系統(tǒng)資源的消耗，我們把要發(fā)送的一組音量控制碼信號(hào)存放在一個(gè)數(shù)組里，在發(fā)送時(shí)調(diào)用這個(gè)數(shù)組即可。表1為音量控制碼表。為了測(cè)試方便，置D0D1位為00、D9D10位為11，加上D2～D8的控制位，這樣組成一個(gè)11位的要發(fā)送信號(hào)。為了配合模擬電路測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)于每一個(gè)要發(fā)送的信號(hào)，都采取從左向右按位發(fā)送，直到一個(gè)信號(hào)發(fā)送完畢，單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入等待階段。

表1 音量控制碼信號(hào)格式

6 仿真調(diào)試與上機(jī)應(yīng)用

本系統(tǒng)使用Multisim 10版本進(jìn)行軟件仿真，圖5是軟件仿真的連線圖和波形圖。

圖5 原理連線及仿真波形圖

在軟件仿真階段，先進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的仿真，把數(shù)據(jù)發(fā)送的輸出口接在示波器的信號(hào)輸入口上，觀察波形圖，當(dāng)能夠完成數(shù)據(jù)的發(fā)送之后，再和主程序集成在一起，進(jìn)行精確的周期仿真。仿真時(shí)檢測(cè)輸出的1/0二進(jìn)制信號(hào)的波形圖是否與要發(fā)送的音量控制碼二進(jìn)制信號(hào)波形相匹配，直到完成一個(gè)周期的測(cè)試，結(jié)果和預(yù)期情況一致，仿真還解決了信號(hào)與時(shí)鐘的時(shí)序匹配問題和系統(tǒng)延時(shí)問題。

在仿真成功后，將C51程序燒寫入單片機(jī)，然后在測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn)行了外圍電路焊接，結(jié)合燒寫后的單片機(jī)對(duì)某音頻控制電路進(jìn)行了上機(jī)調(diào)試，并進(jìn)行了實(shí)測(cè)，結(jié)果符合仿真預(yù)期，系統(tǒng)工作正常。

7 結(jié)束語

單片機(jī)在現(xiàn)今的應(yīng)用非常廣泛，幾乎覆蓋了各行各業(yè)，但是作為數(shù)字模塊外接在模擬電路測(cè)試系統(tǒng)上測(cè)試數(shù)字電路，應(yīng)該說是一次創(chuàng)新的應(yīng)用，而且相信未來這樣的創(chuàng)新應(yīng)用會(huì)越來越多。

Testing Audio Control-IC based on Simulator-IC Test System and Microcontroller

ZHANG Peng-hui, ZHANG Wu-jun, PAN Yi-gang
（China Electronics Technology Group Corporation No.58Research Institute,Wuxi214035,China）

Microcontroller is widely used due to its small size, high integration, powerful function, and strong reliability and easy to program. The traditional audio-IC testing needs mixed-digital-analog IC test system which costs long test time and large investment. A new test method about audio-IC is described. It’s advanced to test audio-IC based on microcontroller on the analog-IC test system. Software exploitation is operated under keil C’s IDE environment and simulated using Multisim. Afterwards, validation and mass production is completed. The advantages of this method are high reliability, programmable, low cost and high test speed. It’s regarded as an innovative test that digital-IC tested on analog-IC test system.

microcontroller; audio control-IC; test; analog-IC test system

TN407

A

1681-1070（2011）09-0005-03

2011-04-22

張鵬輝（1983—），男，河南永城人，現(xiàn)在中國電子科技集團(tuán)公司第58研究所從事集成電路測(cè)試技術(shù)研究工作。