第24卷第10常熟理工学院学报（自然科学）Vol.24No.102010年10月JournalofChangshuInstituteTechnology（NaturalSciences）Oct.,2010基于C8051F的CMOS-LED器件参数测试仪华强，徐健，邬正义（常熟理工学院物理与电子工程学院，江苏常熟215500）摘要：以单片机为核心设计了器件参数测试仪，分析了测试仪硬件系统C8051F060CMOS-LED的总体结构、逻辑功能测试电路、电参数测量电路和测量接口电路的硬件实现，给出了单片机程序的设计思路.关键词：；测试系统；C8051FCMOS中图分类号：文献标识码：文章编号：（）TP274+.2A1008-2794201010-0092-04CMOS-LED是内部封装有数字集成电路的数码管类显示器件，由于其内置的数字集成电路具有译码、驱动功能，因此该类器件可直接与数字控制芯片连接（多为专用器件，型号众多，主要应用于工业和军事领域）.本文针对CL002、CL102、CL302、CL502型CMOS-LED器件的测试要求，以C8051F060单片机为核心设计了器件参数测试仪.可以对器件进行逻辑功能测试和集成电路参数测试，并具有完备的测试数据输出、报表打印功能和计量接口功能；待测电路参数包括：工作电流、静态电流、输入电流、输出驱动电流、直流噪声容限和最小工作电压.1系统总体设计本系统以C8051F060单片机为控制核心，包含逻辑功能测试电路、电流参数测量电路、电压参数测量电路、测量接口矩阵和键盘显示模块等，可以独立工作，实现CMOS-LED器件参数测试和存储功能，并可通过串口与计算机通信，将测试结果发送至计算机进行存储和管理.系统总体结构如图1所示.2系统硬件设计2.1逻辑功能测试电路逻辑功能测试需要逐一验证待测器件内置的图1测试系统总体结构图CMOS集成电路的输入输出状态是否与逻辑真值表一致.图2为逻辑功能测试的电路原理图.C8051F060单片机通过控制模拟开关连接到VIH或者VIL来设置器件输入引脚的逻辑值，电路中使用的收稿日期：2010-08-20作者简介：华强（1983—），男，江苏常熟人，常熟理工学院物理与电子工程学院助理实验师.第10华强，徐健，邬正义：基于C8051F的CMOS-LED器件参数测试仪93模拟开关为MAX4053，其通道电阻为100Ω，在额定输入电流（1μV）情况下引入的电平误差为0.1mV，在测量精度允许范围之内.器件输出引脚逻辑状态的检测要求判断输出电压是否为正常值，输出状态的检测使用了电压比较器，将输出电压分别与输出高电平电压阈值VOH(min)和输出低电平电压阈值VOL(max)进行比较，只图2逻辑功能测试电路原理图有大于VOH(min)或小于VOL(max)的输出电压才被认为是正常值并加以记录，否则认为该待测器件不达标.C8051F060单片机具有两个12位数模转换器DAC0和DAC1，在使用片内集成的2.400V带隙参考电压作为基准电压时，输出分辨率可以达到0.59mV［1］.图2中比较器所使用的阈值电压由DAC0的输出经过一个增益为2.5的同相比例放大电路后产生.因此阈值电压可以根据要求在0~6V范围内进行设置，分辨率为0.59×2.5=1.48mV，满足测试精度要求.2.2电流参数测量电路电流参数测量电路用于测量工作电流、静态电流、输入高电平电流、输入低电平电流、输出高电平驱动电流和输出低电平驱动电流.测量范围为0.1μA~100mA，具体电路如图3所示［2］.对图3电路进行分析得：!!!%!'!%!)!!#$%#&'!##$%#()!##'%)##$+!""!!!&!$!(#$!*!!!#!!当电阻取值满足""$!!&"!&!!'"$#(!'!!可得：!"!$!%!#$!#!!"#$!"#!$"!%&!%&#''##*.()#()#该测量电路采用的是加压测流法.由上述分析可知，通过指定!"#可精确设置待测引脚的端电压!"为所需测试电压.图中为C8051F060单片机DAC1的输出电压，由于DAC1与DAC0功能相同，参考2.1节的分析可知调节范围为0~6V，最小分辨率为1.46mV，满足测量精度要求.同时待测引脚与测量电路的连接采用开尔文接法消除导线压降的影响，进一步保证了的准确性［3］.待测电流由电阻Rs0进行采样，Rs0两端的电势差经U2、U3、U4组成的增益为1的差分放大电路转化为V01.考虑到测量输出驱动电流参数时电流方向与图示相反，后级又设计了由U5构成的反向跟随器将V01取反得到V