摘 要

而今这个信息时代，自然科学得到了迅猛的成长，在社会的成长过程中自然科学愈发重要。其中电子技术、微电子技术在自然科学的发展过程中也饰演着至关重要的成分。近些年跟着电子产品的不停进化，产品芯片的封装愈发完善，产品逐渐向着集成化、微型化方向成长。而随着这些技术的更新换代，电子芯片的检查工作变得愈发艰难，传统的测试技术已经不能适应科学技术的成长。因此，边界扫描技术在这个大环境下应运而生。

本次设计采取了得到广泛应用的AT89C51系列为核心控制器和边界扫描TAP控制器，使用IEEE1149.1标准的边界扫描技术来对压力检测系统实现故障诊断和故障定位的功能。本次设计有两大核心系统：压力检测系统和故障诊断系统。

1.压力检测单元，其中压力传感器来收集微小信号，AD模块来将收集到的信号转为能够被控制器接受的数字信号，通信模块使用RS232通信协议和USB标准接口通信，控制模块使用STC89C52RC来收集信号并与上位机通信、显示模块使用LCD1602来实现压力的实时显示，上位机则使用Labview软件完成功能。

2.故障检测系统，可分为压力检测、故障触发装置、故障诊断、控制与处理、显示和上位机。

3.故障触发装置，在这里通过开关来实现压力检测单元中各模块的短路与开路故障。

4.故障诊断与显示单元，包括控制模块单片机、USB通信协议与显示模块通信，通过对测试向量和测试响应向量进行比较来实现故障的诊断和定位，通过USB通信来实现各单元之间数据的信号交流。

关键词:压力检测模块；边界扫描技术；故障触发；故障检测；故障定位

Abstract

Now this information age, natural science has been rapid growth in the process of social growth in the natural science increasingly important. Which electronic technology, microelectronics technology in the development of natural science process also plays a vital component. In recent years with the electronic products continue to evolve, product chip packaging increasingly perfect, the product gradually toward the integrated, miniaturization direction. With the upgrading of these technologies, electronic chip inspection work has become increasingly difficult, the traditional test technology has been unable to adapt to the growth of science and technology. Therefore, border scanning technology in this environment came into being.

This design has been widely used AT89C51 series as the core controller and boundary scan TAP controller, the use of IEEE1149.1 standard boundary scan technology to the pressure detection system to achieve fault diagnosis and fault location function. This design has two core systems: pressure detection system and fault diagnosis system.

1. The pressure detection unit, wherein the pressure sensor is used to collect the small signal, the AD module to convert the collected signal into a digital signal which can be accepted by the controller. The communication module communicates with the USB standard interface using the RS232 communication protocol and the control module uses the STC89C52RC Collect the signal and communicate with the host computer, the display module to use LCD1602 to achieve real-time pressure display, the host computer module using Labview display, communication and storage.

2. Fault detection system can be divided into pressure detection, fault trigger device, fault diagnosis, control and processing, display and host computer.

3. Fault trigger device, here through the switch to achieve the pressure detection unit of the module short circuit and open circuit failure.

4. Fault diagnosis and display unit, including the control module microcontroller, USB communication protocol and display module communication, through the test vector and test response vector to achieve the fault diagnosis and positioning, through the USB communication to achieve the data between the units Signal exchange.

Key Words：Pressure detection module；Boundary scan technology； Fault triggering；

Fault detection；Fault location

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及研究目的和意义 1

1.2 边界扫描技术在国内外的发展及研究现状 2

1.3 故障检测技术在国内外的发展及研究现况 2

1.4 本论文的主要研究内容 3

第2章 系统方案设计 4

2.1 系统的整体结构设计 4

2.2 控制和处理单元设计 4

2.3 压力检测单元方案论证 5

2.3.1 压力传感器模块 5

2.3.2 AD模块 6

2.3.3 显示模块 6

2.4 边界扫描设计 6

2.4.1 边界扫描的原理 6

2.4.2 边界扫描互联性方式 7

2.5 故障诊断设计 7

2.6 本章小结 8

第3章 系统硬件具体方案实施 9

3.1 控制和处理单元方案实施 9

3.2 边界扫描方案实施 11

3.3 故障诊断方案实施 12

3.3.1 测试向量的生成 12

3.3.2 测试向量与响应向量的比较 15

3.4 通信单元方案实施 16

3.5 显示单元方案实施 17

3.6 上位机单元方案实施 17

3.7 本章小结 20

第4章 系统软件设计 21

4.1 压力检测单元软件设计 21

4.1.1 ADC0832模块设计 21

4.1.2 LCD1602模块设计 22

4.1.3 主函数设计 25

4.1.4 串口通信模块设计 27

4.2 边界扫描单元软件设计 28

4.2.2 74HC164模块设计 29

4.2.3 主函数设计 30

4.3 压力检测单元仿真数据分析 31

4.4 边界扫描单元仿真数据分析 32

4.5 本章小结 32

第5章 工作总结和工作展望 33

5.1 工作总结 33

5.2 工作展望 33

参考文献 35

附录A 程序 36

附录A1 压力检测单元程序 36

附录A2 边界扫描单元程序 36

附录B 原理图 36

附录B1 压力检测单元原理图 36

附录B2 边界扫描单元原理图 36

致 谢 37

1. 绪论

1.1 课题背景及研究目的和意义

近些年来，电子产品慢慢走进了企业的生产和人们的生活之中。电子产品的体积也逐渐缩小化，电路板不再是原来那种构造简单，空间布局充足的形式，而逐渐变成当下的高集成度，空间高度利用的情况。而随着集成电路的一步步成长，芯片的集成度变的更高、性能更完善、pcb板布线层数更高、芯片内布线更合理、元器件间距尽量小，元器件密度更高^[1]。

边界扫描技术摒弃了传统的在电子IC的管脚处使用探针的方法，而通过在需要测试的电子IC的各个管脚与电子IC在正常工作时的工作逻辑之间加入设计的BSC，这些BSC与IC的各个管脚之间一一相匹配，在对每一个的电子芯片测试时，BSC就能把刚才输入的测试向量通过移位寄存器进行逐一移位，最终输出测试响应向量。当电子芯片存在故障时，就能通过比较测试向量和测试响应向量的差异来实现故障诊断和故障定位。自从IEEE组织加入到边界扫描技术的研究工作之中，IEEE1149.1标准的出现，为边界扫描技术的成长开创了先河，并逐渐应用于各大领域，比如：电子领域中的电子芯片的故障诊断之中。

而在科技如此发达的今天，集成电路的发展，产品的测试工作在日常生活的各大领域中起着举足轻重的作用，它大大影响到产品的生产效率、产品合格率和企业的制造能力。测试能力水平的高低不仅仅影响到企业的成长扩张 ，甚至成为国家层次强大的关键。而随着电路的集成化，传统的测试方法，比如探针、探头已经无法继续测试如此高集成度的电路板，因此迫切需要更为先进化、快捷化、高效化的测试方法^[2]。