基于K60的数字逻辑芯片测试仪设计
基于K60芯片的双电磁车追逐运动的设计[权威资料]
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基于K60芯片的双电磁车追逐运动的设计[权威资料] 基于K60芯片的双电磁车追逐运动的设计摘要:本文详细阐述了基于电磁传感器的自导航循迹小车的设计制作过程以及双车追逐运动的算法。
控制芯片采用飞思卡尔半导体公司的32位微控制器Kinetis K60，通过10mH电感检测赛道导线激发20khz电磁波引导小车行驶，使用编码器采集小车的速度信息，通过鸳鸯超声波进行两车之间的通信，设计了一个准确灵活的智能循迹的系统。
关键词:Kinetis K60 电磁检测超声波通信随着现代科学技术的发展，微电子产业、汽车产业也得到了很大发展，与此同时，控制理论与技术也有了长足的发展，这一切都推动着智能小车的技术越来越趋于成熟。
智能小车集中运用了计算机、传感器、通信、信息、自动控制等技术来完成环境感知、规划决策、自动行驶等功能，是一个典型的高技术综合系统。
它的迅速发展吸引了研究人员的关注，也促使高校加强了对智能小车的应用研究。
该设计就是基于这样的背景提出的。
本文采用了一款性价比高、功耗低的Kinetis K60单片机作为控制单元，设计制作了两台智能电磁循迹小车，该智能车巧妙地运用电磁传感器检测技术、单片机控制技术、超声波通信技术等实现两车准确灵活的自动运动控制。
系统硬件的设计1、智能车整体结构与电源模块系统的整体模块图示如图1所示。
智能车电源规定使用型号7.2V2000mAh Ni-Cd 的电池供电。
根据电源稳定性的要求，设计经过大量的实验选型，最终采用LM2940和AMS1117-3.3两款芯片。
两者都为低压差线性稳压器件，LM2940最大输出电流为1A，AMS1117-3.3为输出可调稳压器件。
选用AMS1117-3.3为单片机、OLED供电，LM2940为舵机、驱动模块供电。
2、电机驱动模块电机驱动芯片选用BTN7971，它是一款针对电机驱动应用的完全集成的大电流半桥芯片。
驱动集成电路可进行逻辑电平输入，与微控制器的连接非常简单，且该驱动集成电路还具有电流检测诊断、转换率调整、死区时间生成以及过热、过压、欠压、过流和短路保护。
K60(Rev6-Ch12-SIM)(Chinese)
12 芯片配置模块12.1 简介注意：具体芯片有关该模块的具体实现细节请参考芯片配置章节有关内容。
系统集成模块（SIM）包括系统控制及系统配置寄存器。
12.1.1 特性1）系统时钟的配置（1）为SDHC、IIS、以太网时间戳、USB以及PLL/FLL等提供时钟源选择；（2）系统时钟分频值；（3）IIS和USB时钟分频值2）架构的时钟门控制3）Flash配置；4）USB基准配置；5）RAM大小配置；6）可变化的外部时钟和错误时钟源选择；7）UART0和UART1收/发源的选择/配置；8）复位引脚滤波。
12.1.2 工作模式（1）运行模式（2）休眠模式（3）深度休眠模式（4）VLLS模式12.1.3 SIM引脚说明12.2 存储器映射及寄存器定义SIM模块包含很多位域用于为不同模块时钟选择时钟源和分频。
包括时钟框图和时钟定义的详细信息参见时钟分配（Clock Distribution）一章。
注意：SIM_SOPT1寄存器同其他SIM寄存器有不同的基址。
SIM存储器映射：12.2.1 系统选项寄存器1（SIM_SOPT1）SOPT1寄存器的复位值为如下：从POR和LVD退出：USBREGEN被置1，USBSTBY 被清0，OSC32KSEL被清0。
从VLLS或其它系统复位退出：USBREGEN，USBSTBY和OSC32KSEL不受影响。
地址：SIM_SOPT1-4004_7000h 基址+0h偏移量=4004_7000h说明x表示在复位时未定义12.2.2 系统选项寄存器2（SIM_SOPT2）SOPT2包含选择本设备上多个模块时钟源选项的控制。
包括框图及设备时钟定义的详细信息参见Clock Distribution一章。
地址：SIM_SOPT2 –4004_7000h 基址+ 1004h 偏移量= 4004_8004h12.2.3 系统选项寄存器4（SIM_SOPT4）地址：SIM_SOPT4 –4004_7000h 基址+ 100Ch 偏移量= 4004_800Ch12.2.4 系统选项寄存器5（SIM_SOPT4）地址：SIM_SOPT5 –4004_7000h 基址+ 1010h 偏移量= 4004_8010h12.2.5系统选项寄存器6（SIM_SOPT6）注意：RSTFLTEN和RSTFLTSEL的复位只有在上电复位时有效，其它的复位对它们没有影响。
基于K60的电磁循迹避障小车的设计
基于K60的电磁循迹避障小车的设计
电磁循迹避障小车是一种能够利用传感器感知环境，根据感知到的信息进行智能操作
的小型车辆。
介绍该小车的硬件组成。
该小车由K60芯片作为控制核心，同时还包括电磁感应模块、电机驱动模块、红外避障传感器等组件。
K60芯片是一种高性能的处理器，能够实现复杂
的逻辑控制和信号处理。
电磁感应模块用于检测周围环境中的电磁场强度变化，从而实现
循迹行走。
电机驱动模块用于控制小车的运动，通过控制电机的转速和方向实现小车的前进、后退和转向。
红外避障传感器用于检测前方是否有障碍物，并及时停止小车的前进。
接下来，介绍电磁循迹避障小车的工作原理。
小车通过电磁感应模块感知周围环境的
电磁场强度，根据感知到的信号判断小车当前的位置。
根据循迹算法，小车判断应该向前、向左或向右行走，从而沿着预定路径进行循迹。
红外避障传感器实时检测前方是否有障碍物，如果有障碍物，则停止小车的前进，并及时采取避障措施，比如向左或向右转向。
介绍电磁循迹避障小车的设计流程。
确定小车的整体结构和电路设计。
然后，根据实
际需求选择合适的传感器和模块，并进行硬件连接。
接着，编写控制程序，实现电磁感应、循迹和避障算法。
进行实际测试和调试，优化小车的性能和稳定性。
电磁循迹避障小车是一种智能化的小型车辆，通过感知周围环境的电磁场和红外信号，实现循迹行走和避障功能。
该小车可以应用于自动化物流、智能家居等领域，具有很高的
实用价值和应用前景。
简易数字逻辑分析仪的程序设计.
能利用模拟示波器清晰稳定地显示所采集并输出的的8路信号波形。 8位输入电路的输入阻抗大于50 K,其逻辑信号门限电压可在0.25V-
4V范围内按16级变化,以适应各种输入信号的逻辑电平。 每通道的 存储深度为20bit。
系统结构框图
简易数字逻辑分析仪的程序设计
（单片机汇编程序设计）
本次设计要求
制作数字信号发生器：能产生8路可预置循环移位序列，输出信号 为逻辑TTL电平，序列时钟脉冲频率为100Hz，并能够重复输出。
制作简易逻辑分析仪： 具有采集8路逻辑信号的功能，并可设置触 发字。信号采样的触发条件为各路被测信号电平与触发字所设定
信号发生器
设计方案
利用单片机内的定时器，产生计数溢出中断，从而实现信 号频率要达到100Hz的要求。
当改变拨段开关的预设值后，按下数字开关，单片机会重 新读入8位数据，并对改变后的数据进行读取和输出。
在中断程序中对信号实ห้องสมุดไป่ตู้循环右移和输出，每次中断到来 的时候，单片机便对输出端口输送一组信号。
程序流程图
数字逻辑分析仪
解决方案
利用两个通用寄存器R0、R1作为指针，实现信号的循环 存储和输出，深度位20位。
同样采用定时器的中断程序设计，其中内容主要为对信号 的采集、比较和输出。
利用一个多路选择器和D/A转换器实现8路信号的并行显示 功能，并在主程序中实现对他们的使用。
利用单片机剩余的端口对锁存器、多路选择器和D/A转换 器进行选通控制，避免输出总线上的数据冲突
程序流程图
编程工具与仿真环境
编程工具：伟福6000（WAVE6000 ）
基于微控制器K60的远程检测系统
基于微控制器K60的远程检测系统中文摘要基于微控制器K60的远程检测系统中文摘要随着计算机硬件向小型化发展以及以太网的快速普及，使基于局域网的远程检测得以实现。
不同于使用专用总线网络的检测系统，嵌入式检测节点可以利用楼宇中既有的以太网网络接入局域网，向远程的检测终端传送监测地的监测图像、温度、照度信息，一定程度上节省了布线成本。
本文基于微控制器K60设计了一套局域网内的嵌入式远程检测系统，适用于楼宇、工厂、学校等环境的远程检测。
嵌入式检测系统所运行的网络协议栈是PC上TCP/IP协议栈的精简，裁减掉诸如超时重传等功能，因此针对传输监测图像的需要设计了滞后重传的机制：先保证最大能力交付图像数据，然后再对丢失数据进行重传。
该机制避免了TCP/IP协议中检测接收方应答信息的延时等待，满足了嵌入式系统的实时性要求，并提高了数据传输的稳定性。
本文的主要工作如下：1. 硬件设计采纳了飞思卡尔K60微控制器方案，针对各模块供电需求设计了三路电压输出的电源模块电路，按传感器输出能力设计了传感器外围电路，搭建了一个嵌入式以太网检测节点。
2. 远程检测系统的软件包括检测节点的嵌入式软件与检测客户端的PC软件。
在设计节点端软件时，编写了摄像头等硬件模块的驱动程序并且移植uIP网络协议栈设计应用层程序。
运行于PC的客户端程序基于客户端服务器框架开发，实时的更新显示节点上传的监测图像、温度、照度信息。
3. 在不同网络环境下对检测节点传输数据的稳定性进行测试。
结果表明：在拓扑结构复杂的网络中，带有滞后重传功能的远程检测系统运行的稳定性有一定提高。
关键词：嵌入式以太网，K60，uIP协议栈，超时重传作者：马旭波指导教师：赵勋杰Abstract Remote Detection System Based on the K60 Micro-controllerRemote Detection System Based on the K60Micro-controllerAbstractWith the miniaturization of computer hardware and the rapid spread of Ethernet, LAN remote detection is available. Comparing with dedicated bus network systems, embedded detection nodes can utilize LAN within buildings to access Ethernet and simplify cabling. And the detection nodes could send information such as images and data of temperature and illumination through ethernet, which reduces the cost of cabling. Based on the microcontroller K60, an embedded remote detection system is been designed for the monitoring of buildings, factories, schools and some other circumstances.TCP/IP protocol is simplified for the embedded system by tailoring functions such as retransmission timeout, so thus a lag retransmission mechanism is presented for the transmission of monitoring images. It primarily ensures best effort delivery of the image data, and return the lost data in due course. The mechanism avoids the delay caused by the ACK response, which meet the requirements of real-time embedded systems and improve the stability of data transmission.The main content is as follows:1. The hardware design is based on K60 microcontroller of Freescale Corporation, including the power circuit that supports three voltage outputs for other modules and the sensor circuit specific to the sensor fan-out capability.2. The software design includes node-side program and client program Node-side program consists of peripheral drivers (like camera), uIP protocol stack and the applications. Client program based on C/S framework runs on the PC and could display the real-time updates of the monitoring information of image node, temperature and illumination.3. In different network environment, the stability of the transmission data has been tested. The results showed that in a complex network, the stability of a remote video surveillance system which supports lagging retransmission has been improved.Key W ords: Embedded Ethernet, K60, uIP protocol, RetransmissionWritten by Ma XuboSupervised by Zhao Xunjie目录中文摘要 (I)ABSTRACT ......................................................................................................................... I I 第一章绪论. (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 远程检测系统发展现状 (2)1.3 课题意义 (3)1.4 课题主要工作 (4)1.5 论文总体结构 (5)第二章远程检测系统介绍 (6)2.1 检测系统的硬件简介 (7)2.1.1 微控制器 (7)2.1.2 摄像头 (7)2.1.3 传感器 (8)2.2 检测系统的软件简介 (9)2.2.1 节点端程序 (9)2.2.2 客户端程序 (10)2.3 本章小结 (10)第三章检测系统的硬件设计 (12)3.1 硬件电路结构 (12)3.2 电源电路 (12)3.3 K60核心板电路 (14)3.3.1 复位电路 (14)3.3.2 时钟电路 (14)3.3.3 IO电路 (15)3.3.4 串行口电路 (15)3.3.5 以太网模块电路 (16)3.4 摄像头接口电路 (17)3.5 传感器电路 (17)3.5.1 热敏电阻电路 (17)3.5.2 光敏电阻电路 (18)3.6 本章小结 (18)第四章节点端软件设计 (20)4.1 节点端软件结构 (20)4.2 硬件驱动 (20)4.2.1 摄像头驱动设计 (20)4.2.2 ADC模块驱动 (25)4.3 网络协议栈 (26)4.3.1 TCP/IP协议的结构 (27)4.3.2 网络协议栈的移植 (30)4.4 应用程序 (32)4.4.1 uIP协议栈的配置 (34)4.4.2应用程序设计 (35)4.5 本章小结 (37)第五章客户端软件设计 (38)5.1 客户端软件结构 (38)5.2 客户端/服务器框架 (38)5.3 客户端程序与节点的通信 (40)5.4 客户端数据处理 (41)5.5 客户端界面 (43)5.6 本章小结 (43)第六章远程检测系统的稳定性测试 (45)6.1 检测节点在局域网中的测试 (45)6.2 结果分析 (46)第七章结论 (48)参考文献 (50)公开发表的论文及研究成果 (52)附录K60核心板电路图 (53)致谢 (54)基于微控制器K60的远程检测系统第一章绪论第一章绪论近年来，得益于信息通讯产业的进步，使得专用的计算机系统向嵌入式、小型化的方向发展。
基于飞思卡尔k60芯片控制下的智能汽车皇甫
基于飞思卡尔k60芯片控制下的智能汽车皇甫毕业设计课程名称基于飞思卡尔k60芯片操纵下的智能汽车学生姓名皇甫趁心院部电气工程学院专业班级 11自动化指导教师臧大进2020年5月摘要智能汽车技术是一种在无人干预的情形下自动跟踪预定轨迹，最终实现自动驾驶的高新技术。
智能车辆系统的差不多功能是，利用各类传感器感知环境信息，做出操纵决策，使得车辆按照期望路线行驶或到达期望目标点。
智能汽车的设计涉及运算机科学、传感器检测、多元信息融合、信息通讯、人工智能与模式识别以及自动操纵等多个领域的交叉技术。
从第五届的电磁组开始到第九届竞赛，电磁小车差不多在智能车的赛道上奔腾了5年，从第六届取消了前瞻长度的限制，电磁车速度开始有了质的飞跃，第七届改成直立状态行走后，尽管对速度有一定的阻碍，但也以其专门魅力和新的技术挑战让参赛者向往不已，第八届改回四轮行进方式并采纳了A车模，小车的速度再次显现大幅提升，第九届电磁组小车依旧从采纳四轮行进，只是组委会为电磁组添加了直角道，增加了电磁组的难度。
本文中，我们小组通过对小车设计制作整体思路、电路、算法、调试、车辆四轮定位等的介绍，详尽地阐述了我们的创意和思路，具体表现为软件的升级改进，硬件电路的删减改进以及车辆机械参数的调配，专门是对算法的改进，我们花了许多的心血，从之前的对算法的似明白非明白，到后来对程序的大打删改，我们不明白显现过多少错误，也不明白遇到多少挫折，最终写出了一套属于我们自己适合我们自己小车的程序算法。
从参赛前的校内选拔到竞赛的终止，我们程方如意对遇到了专门多的困难和挫折，从刚开始的浮夸到后来的急躁再到最终我们心爱的小车成功的跑起来，我们查阅了专门多的相关资料，涉猎操纵、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、运算机、机械等多个学科，通过这次竞赛，我们对我们的专业知识有了更深的认识，学到了我们从书上学习不到的知识，我们学会了团结，学会了注意细节，只有团结，抓住每一个细节，才能把情况做成功！在这次竞赛中我们受到了许多人的关心，其中最要感谢的是我们的指导老师臧大进老师，感谢您在整个竞赛中对我们的指导和关心，其次还有关心我们的学长，以及各位同仁、网友，没有你们我们也走不到今天，再次也一一感谢！最后我要专门感谢我的两位队友，是他们把我带上了飞思卡尔智能汽车这条道路，并一路支持和关心我一起解决各类问题，正是我们三个团结一致，精诚合作才有了我们最后的成功！感谢你们。
K60（Rev6-Ch24-MCG）（中文）
第24章多用途时钟信号生成器（MCG）24.1 介绍多用途多用途时钟信号生成器（MCG）模块为MCU提供多种时钟源选项。
这个模块由一个频率环锁（FLL）和一个相位环锁（PLL）组成。
FLL可由一个内部或外部参考时钟控制，而PLL可由一个外部参考时钟控制。
这个模块要么在FLL或PLL输出时钟之间，要么在内部参考时钟或外部参考时钟之间选择一个时钟源以作为MCU系统时钟。
MCG操作与晶体振荡器有关，其中晶体振荡器允许一个外部晶体、陶瓷共振器或外部时钟源产生外部参考时钟。
24.1.1 特性MCG模块的关键特性：◆频率环锁（FLL）。
●数控石晶（DCO）。
●DCO可设置时钟范围有四个。
●低频率外部参考时钟源的编程选项和最大DCO输出频率。
●内外参考时钟可以作为FLL源。
●可以作为其他片上外设的时钟源。
◆相位环锁（PLL）●电压控制振荡器（VCO）●外部参考时钟作为PLL时钟源。
●VCO频分模块。
●相位/频率检测器。
●集成环过滤器。
●可以作为其他片上外设的时钟源。
◆内参考时钟生成器●9个微调位的精确慢时钟●4个微调位的快时钟●可以被用作FLL的时钟源。
在FEI模式下，只有慢内参考时钟（IRC）可以被用作FLL源。
●无论是快时钟还是慢时钟都不能用作MCU的时钟源●可以作为其他片上外设的时钟源。
◆低功耗的石晶时钟发生器位MCG外部参考提供控制信号：●HGO，RANGE，EREFS◆从晶振获得外部时钟●可被用作FLL或PLL的时钟源●可被用作MCU的时钟源◆从RTC获得外部时钟●只能作为FLL的时钟源●只能选择MCU的时钟源◆带有重置请求能力的外部时钟监视器，可以在FBE，PEE，BLPE或者FEE模式下对外部时钟进行监测◆在PLL中使用的有中断请求能力的锁检测器◆外时钟参考的内参考时钟自动裁切功能（ATM）。
◆FLL和PLL的参考分频。
◆为其他片上设备提供时钟源的MCG PLL 时钟(MCGPLLCLK)◆为其他片上设备提供时钟源的MCG FLL时钟(MCGPLLCLK)◆为其他片上设备提供时钟源的MCG Fixed Frequency时钟(MCGPLLCLK)◆为其他片上设备提供时钟源的MCG 内参考时钟(MCGPLLCLK)图24-1 多用途时钟生成器（MCG）框图24.1.2 运行模式MCG共有九中运行模式：FEI，FEE，FBI，FBE，PEE，BLPI，BLPE，和终止模式。
基于K60的改进式PID在平衡车中的应用
基于K60的改进式PID在平衡车中的应用作者：盘书焱等来源：《硅谷》2014年第24期摘要 PID控制算法是最早发展起来的控制策略之一，因为它的简单性、可靠性和鲁棒性等特点而广泛运用于运动和过程控制中。
可是按照常规的PID控制方法达不到理想的控制效果，况且在现实的应用过程中受到参数整定方法繁杂的困扰较大。
本文对PID控制系统进行了改进，打破传统PID的模式应用在平衡车中，该系统使平衡车的稳定性有了明显的提高。
关键词 K60；PID；控制参数；平衡车中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）24-0112-01PID控制自发展以来便在工业生产中发挥着重要的作用，随着工程系统的日益复杂，传统的PID对于时变系统来说它的参数的确定尤为的复杂和麻烦，控制不足的弊端也明显的凸现。
随着计算机技术和智能控制理论的发展，可进行PID的智能整定。
1 平衡车控制系统结构和组成1）系统概述。
本系统采用K60为核心芯片，采用加速度计MMA7260和陀螺仪ENC-03作为车模姿态传感器，采用500线欧姆龙作为车模速度控制器。
MCU通过姿态传感器获得车模实际倾角通过数字式PD对实现车模姿势的闭环控制，通过编码器获得车速并使用改进式增量PID对速度进行闭环控制，将速度控制和平衡控制同时加在电机上，保持车的稳定平衡。
2）控制器组成。
本系统的控制部分分为两个部分，第一部分为模拟信号控制部分，将加速度和陀螺仪的信号采集到单片机中，进行Kalman滤波，将滤波后的信号作为实际PD的控制参量，加载在电机驱动模块上，对系统进行一个粗步调节；第二部分为速度控制部分，通过正交解码获得编码器的脉冲数通过改进式增量PID进行输出，信号加载在电机驱动模块上，从而对系统状态进行精细调节，系统控制结构框图如图1所示。
图1 系统控制结构框图2 控制系统硬件电路设计1）模拟控制电路部分。
模拟信号控制部分采用K60单片机的AD口对加速度计和陀螺仪的信号进行模数转换。
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基于K60的数字逻辑芯片测试仪设计
任玲芝;张光照;李哲文
【摘要】针对数字逻辑芯片损坏时却无法观察的情况,采用K60控制器,配合液晶显示屏、矩阵按键和芯片检测电路等,设计了一款界面友好、操作简单,具有检测数字逻辑芯片功能的芯片测试仪.不仅能够检测整个芯片是否正常工作,若芯片有多路输入输出,还能够检测具体某一路输入输出的运行状况,这样即使某路输入输出不能正常使用,还可以使用其他路,提高了芯片的利用率.
【期刊名称】《赤峰学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(034)008
【总页数】3页(P108-110)
【关键词】K60;数字逻辑芯片;液晶显示屏;矩阵按键
【作者】任玲芝;张光照;李哲文
【作者单位】巢湖学院机械与电子工程学院, 安徽巢湖 238000;巢湖学院机械与电子工程学院, 安徽巢湖 238000;巢湖学院机械与电子工程学院, 安徽巢湖238000
【正文语种】中文
【中图分类】TN606;TN79
0 引言
在数字电子技术高速发展的今天，越来越多的芯片被制造生产出来，芯片的损坏率
也越来越高.一个电路系统被设计出来，如果不知道芯片损坏的情况，去检查硬件
电路系统是否合格，显然是一个费力不讨好的事情[1-5].本文依托巢湖学院数字电
子技术实验室设计了一套能够自动检测常用的数字逻辑芯片是否损坏的芯片测试仪，并将待测芯片型号和测试结果通过TFT液晶显示屏显示出来，降低了学生的误判率，提高学生的实验效率.
1 测试仪总体方案设计
考虑到数字电子技术实验室里使用最多的是74系列芯片，本测试仪针对常用的
74系列数字芯片进行测试[6-8].测试仪的工作原理是采用K60主控器向待测芯片
的输入端引脚发出高低电平信号，经过待测芯片内部集成电路的逻辑运算，将运算结果输出到输出引脚，K60主控器读取待测芯片的输出引脚电平信号，根据待测
芯片预期的逻辑功能判断逻辑运算结果是否正确，若结果正确，说明待测芯片完好，否则说明待测芯片损坏.
数字逻辑芯片测试仪系统设计由五部分组成的：电源供电模块、K60核心控制模
块[9]、待测芯片检测模块、按键输入模块、液晶显示模块.测试仪运行流程是：通
过6*6按键输入模块输入待测芯片型号信息，K60主控制器读取按键模块，确定
芯片型号信息后，配置待测芯片输入引脚的高低电平信号进行逻辑运算，读取待测芯片的输出引脚电平信号，判断逻辑运算结果是否符合该待测芯片的预期逻辑运算结果，从而确定该待测芯片是否损坏，将检测结果信息在液晶显示屏显示出来.数
字逻辑芯片测试仪硬件组框图如图1所示.
图1 数字逻辑芯片测试仪硬件框图
2 测试仪硬件设计
图2 测试仪整体电路原理图
根据芯片测试仪的硬件框图设计硬件电路原理图，主要有K60主控制器最小系统
电路、电源供电电路、按键输入电路、待测芯片检测电路和液晶显示接口电
路.K60主控制器最小系统电路主要包括晶振电路、复位电路、JTAG下载电路、K60芯片短路保护电路和对外引脚扩展电路.由于本芯片测试仪中的控制器使用的是K60成品模块，在电路原理图中只需要设计出K60的控制引脚和数据引脚接口电路即可，测试仪整体电路原理图如图2所示.
2.1 电源供电电路设计
本测试仪电源供电电路需要5V和3.3V两种电压，5V电压主要给K60主控制器和待测芯片供电，3.3V电压给液晶显示屏供电.为了提高测试仪的便携性和电压的稳定性，选择7.2充电电池为总电源，经过LM2940三端稳压器稳定输出5V电压，再将其输入到AM1117-3.3稳压芯片，输出得到稳定的3.3V电压[10].
图3 电源供电电路
2.2 按键输入电路设计
按键输入电路主要用于输入芯片型号，芯片型号对应了该芯片具体的逻辑功能，芯片型号输入主要由6*6矩阵按键和4个独立按键组成.6*6矩阵按键部分共有36个按键，分别对应着26个英文字母和0-9这10个数字，每个按键按下，对应一个特定的英文字符或数字，输入待测芯片具体型号.设计的4个独立按键中，其中一个按键用于输入待测芯片型号后，作为确认键使用，另外3个暂时未用，用于以后进一步升级测试仪扩展时备用.按键输入电路如图4所示.
图4 按键输入电路
2.3 待测芯片检测电路设计
待测芯片检测电路主要用于放置不同引脚的逻辑芯片和检测不同的数字芯片逻辑功能是否正常，主要由芯片底座和芯片引脚选择开关组成[11-12].芯片底座用于放置待检测芯片，根据常用数字芯片引脚数目不同，本测试仪设计了14脚、16脚、18脚和20引脚四种引脚数量不同的芯片底座.芯片引脚选择开关主要为了用于接通芯片引脚，因为有些芯片引脚是空引脚，就不需要接通电路的，若芯片引脚需要
连接电路，接通引脚开关，若不需要连接电路的引脚，断开对应的引脚开关.芯片底座与引脚选择开关连接，然后都与K60主控制器的IO口连接，K60发出控制逻辑信号给芯片输入引脚，再读回芯片逻辑运算后的值，便能够判断出芯片的好坏.待测芯片检测电路如图5所示.
图5 待测芯片检测电路
2.4 液晶显示接口电路
液晶显示接口电路是K60控制液晶显示屏显示待测芯片型号、芯片的逻辑功能和芯片检测结果信息的连接电路.液晶显示屏采用1.44寸、128*128分辨率，具有8位数据总线传输模式，需要3.3V电压供电.K60主控制器的PTC0到PTC7接液晶显示屏的8位数据总线口，为读写数据的并行引脚，而PTC9到PTC13五个引脚分别是时钟、片选等引脚，其他的引脚为闲置引脚可以不使用.液晶显示接口电路如图6所示.
图6 液晶显示接口电路
3 测试仪软件程序设计
根据测试仪硬件电路编写相应的软件程序来实现测试仪对数字逻辑芯片的检测、电平状态的采集与分析、按键扫描和显示等功能.软件程序总体共分为五个部分：首先，初始化K60主控器和液晶显示屏；第二，进行矩阵按键检测，通过6*6矩阵按键输入待测芯片具体型号，并将待测芯片型号和逻辑功能等信息实时显示在液晶屏上；第三，进行独立按键的检测，也就是输入芯片型号后通过独立按键确认是否需要执行待测芯片完好性检测程序，一旦按下确认键后，K60开始对待测芯片的完好性进行检测，之后并将检测结果显示在液晶屏上，至此，整个程序的流程到此结束.软件整体程序流程图如图7(a)所示.
测试仪软件设计中最关键的部分是芯片检测程序设计.通过6*6矩阵按键输入芯片型号，按确认键后，K60控制器就立即启动芯片检测程序.由于待检测的芯片型号
很多，因此必须要设计出各种芯片逻辑运算后的结果集，K60控制器根据具体芯片型号配置好检测电路中待测芯片输入引脚的电平信号，待测芯片自己进行逻辑运算后，将运算结果输出到输出引脚，K60读取输出电平信号后，再与结果集中的结果比较，若实时读取的电平信号与结果集中电平信号相同，则判定芯片完好，若比较结果不同，则判定芯片损坏，将芯片好坏信息显示在液晶显示屏上.芯片检测程序流程图如图7(b)所示.
图7 测试仪软件程序流程图
4 测试与验证
使用Altium Designer软件绘制电路的PCB图，加工出电路板，焊接元器件，并将软件程序下载到K60控制器，对测试仪进行软硬件测试.本次测试的芯片有74LS00、74LS20、74LS86、74LS138、74LS151、74LS112、74LS74、
74LS192 等. 若需要测试更多芯片，在软件程序中添加相应的代码即可.图8为测试仪软硬件测试结果，图8(a)是测试仪硬件电路板，图8(b)是液晶显示屏上显示的是4路二输入与非门74LS00芯片的检测结果，检测结果显示，该芯片的第一路、第二路、第三路共3路与非功能正常，只有第四路这1路与非功能损坏.
图8 测试仪软硬件测试结果
5 结束语
进行数字电子技术实验时，经常会遇到数字逻辑芯片可能由于各种各样样的原因已损坏，但是使用者并不知情，总是在遇到其他问题之后，才可能会想起芯片是否损坏，这样耗时又耗力，从而耽误了大量的时间.本文针对该情况设计了一款数字逻辑芯片测试仪，解决实验前逻辑芯片的完好性测试工作，通过液晶显示屏能够直观的观察到芯片好坏，省时省力，操作简单，有利于教学过程的开展和实施，提高了实验教学效果.
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