CN103049357A - 电子电路产品芯片级维修智能检测卡 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子电路产品芯片级维修智能检测卡，包括电源、输入端口、双向端口、通信接口单元和控制单元，其中：所述输入端口采集检测对象的电平信号和ID信息，并传送给所述控制单元；所述双向端口采集检测对象的频率信号和模拟量信号传送给所述控制单元，还根据所述控制单元的指令向检测对象发送驱动信号；所述通信接口单元信号连接所述控制单元和外部PC；所述控制单元接收所述输入端口和所述双向端口采集的信息，并将其处理为PC可识别的信息后通过所述通信接口单元发送给外部PC，同时还接收外部PC发送的控制命令，并据此向所述双向端口发送驱动检测对象的驱动指令。该检测卡既具备通用性，又具备智能化检测手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子电路产品芯片级维修用设备，特别涉及一种通用型的电子电路产品芯片级维修智能检测卡。
背景技术
电子电路产品的维修需要借助专用工具，尤其是在一些需要进行芯片级维修的场合，例如电脑主板，往往要使用专门设计的检测卡才能完成维修工作。这种检测卡有和被检测电路板相配合的接口电路，配合专用的故障检测软件在维修中使用。一种专用于电脑主板的检测卡就是具有和主板上的特定插槽对应的接口扩展电路，可以插接在主板上，然后读取BIOS中的自检程序检测结果，并通过代码显示出来，结合代码定义表，就可以确定主板的故障。这种检测方案的基本原理为对设备内置软件检测结果的再次展现，其检测结果受限于内置软件的预定义范围，尤其是在硬件出现大面积损坏或者内置软件无法运行时则无法提供准确的检测结果。而且受限于固定的接口，此种检测卡只能用在专用场合，通用性很差。
在芯片级维修中，也有一些技术人员使用万用表、示波器等通用的维修设备来进行检测。但是由于这些设备都是标准化的产品，其功能比较固定，只能进行常规的电路物理特性的检测，而一般的技术人员要使用这些设备进行芯片级的维修则需要具备相当程度的知识、技术和经验，而且这些手段智能化程度很低，不能很好地与计算机等设备相互通讯。尤其是现在的电路板、芯片等功能越来越强大，往往需要维修设备能具有一定的智能化水平，以便于检测和调试，而这恰恰是传统的万用表、示波器等设备所不具备的。尤其是在进行教学的时候，通用的设备相比于专用检测卡的直观性很差，非常不适合给学员，尤其是初学者进行讲解。
因此，需要出现一种既具有相当的通用性，又具备一定智能化检测手段的芯片级维修用检测卡，以同时满足电子电路产品的芯片级维修和教学需要。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种既具备通用性，又具备智能化检测手段的电子电路产品芯片级维修智能检测卡，以满足维修和教学的需要。
为实现上述目的，本发明公开如下技术方案：
一种电子电路产品芯片级维修智能检测卡，包括电源，还包括输入端口、双向端口、通信接口单元和控制单元，其中：所述输入端口采集检测对象的电平信号和ID信息，并将此电平信号和ID信息传送给所述控制单元；所述双向端口采集检测对象的频率信号和模拟量信号传送给所述控制单元，还根据所述控制单元的指令向检测对象发送驱动信号；所述通信接口单元信号连接所述控制单元和外部PC；所述控制单元接收所述输入端口和所述双向端口采集的信息，并将其处理为PC可识别的信息后通过所述通信接口单元发送给外部PC，同时还接收外部PC发送的控制命令，并根据此控制命令向所述双向端口发送驱动检测对象的驱动指令。
优选地，所述控制单元是单片机。
优选地，所述输入端口包括一个输入接口以及分别与该输入接口信号连接的输入端口扩展电路和ID端口扩展电路，其中：所述输入接口可通过外接导线或直接插接的方式与检测对象相连接，采集检测对象上的电平信号和ID信息；所述输入端口扩展电路将所述输入接口采集到的电平信号传送给所述控制单元；所述ID端口扩展电路将所述输入接口采集到的ID信息传送给所述控制单元。
优选地，所述输入端口扩展电路和所述ID端口扩展电路均包括一个或多个级联的并行输入串行输出移位寄存器。尤其优选所述并行输入串行输出移位寄存器是74LS165芯片，其中：当所述74LS165芯片为一个时，其并行输入端与所述输入接口信号连接，其串行输出端与所述控制单元信号连接；当所述74LS165芯片为多个时，其并行输入端均与所述输入接口信号连接，其串行输出端级联，并且最后一级串行输出端与所述控制单元信号连接。
优选地，所述双向端口包括一个输入/输出接口以及分别与该输入/输出接口信号连接的输出端口扩展电路、频率输入扩展电路和模拟量输入扩展电路，其中：所述输入/输出接口可通过外接导线或直接插接的方式与检测对象相连接，给检测对象传送电平信号并采集检测对象上的频率信号和模拟量信号；所述输出端口扩展电路接收所述控制单元的指令，并根据此指令通过所述输入/输出接口向检测对象发送驱动信号；所述频率输入扩展电路接收所述输入/输出接口检测到的频率信号，并将此频率信号传送给所述控制单元；所述模拟量输入扩展电路接收所述输入/输出接口检测到的模拟量信号，并将此模拟量信号传送给所述控制单元。
优选地，所述输出端口扩展电路包括一个或多个级联的串行输入并行输出移位寄存器，所述频率输入扩展电路和所述模拟量输入扩展电路均包括至少一个单刀多掷模拟开关电路。尤其优选所述串行输入并行输出移位寄存器是74LS164芯片，所述单刀多掷模拟开关电路是CD4051芯片，其中：当所述74LS164芯片为一个时，其串行输入端接收所述控制单元的指令，其并行输出端根据此指令通过所述输入/输出接口向检测对象发送驱动信号；当所述74LS164芯片是多个级联时，其中的初级串行输入端接收所述控制单元的指令，其并行输出端根据此指令通过所述输入/输出接口向检测对象发送驱动信号；所述CD4051芯片的公共输入输出端和通道地址选通端与所述控制单元通信连接，模拟量输入端则接收所述输入/输出接口采集的频率信号和模拟量信号。
优选地，所述通信接口单元是TTL电平与232电平转换电路，通过TTL电平与232电平的转换，完成串口通讯。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、采用单片机作为控制单元，不仅能够对电平信号和模拟量信号做出检测，还可以对频率信号做出检测，同时还可以利用程序来使单片机对检测到的信号进行逻辑运算，从而做出判断，使本发明的检测卡具有智能特征；此外，单片机还可以通过常见的通讯手段来方便地和外部PC进行数据交换，从而大大拓展了本发明的检测卡的应用直观性和应用范围，配合软件可以方便地进行教学演示；还有一个好处就是可以利用单片机来驱动受测电路板上的芯片，通过程序来模拟芯片或特定电路的各种应用环境，这样就极大地方便了对芯片的功能检测和维修，也极大地拓展了本发明的应用范围。
2、输入接口和输入/输出接口的形式可以灵活设计，既可以设计成插接式以适用于固定类型的检测对象，也可以设计成引线式以方便使用者对不同类型的检测对象进行检测和维修。
3、使用单刀多掷模拟开关、并入串出移位寄存器和串入并出移位寄存器等的好处是可以利用单片机上的少数几个端口实现多路数据的输入/输出，从而既节省了单片机的接口资源，又有效地实现了对复杂电路的良好适应。
4、并入串出移位寄存器可以同时接收电平信号和ID信息，然后以串行方式输出给单片机，不会产生数据的混乱和干扰，这样就可以把输入端口扩展电路和ID端口扩展电路集成在同一个并入串出移位寄存器电路中，能有效节省成本并简化电路。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是图1中的输入端口的原理框图；
图3是图1中的双向端口的原理框图；
图4是图2的一种具体实施方式；
图5是图3的一种具体实施方式。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的优选具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
一种电子电路产品芯片级维修智能检测卡，如图1所示(图中的检测卡是指本发明的电子电路产品芯片级维修智能检测卡)，包括给检测卡各部分提供电能的电源、输入端口、双向端口、通信接口单元和作为控制单元的单片机，其中：所述输入端口采集作为检测对象的功能卡上的电平信号和ID信息，并将此电平信号和ID信息传送给单片机；所述双向端口采集功能卡的频率信号和模拟量信号传送给单片机，还根据单片机的指令向功能卡发送驱动信号；所述通信接口单元信号连接单片机和外部PC；单片机接收所述输入端口和所述双向端口采集的信息，并将其处理为PC可识别的信息后通过所述通信接口单元发送给外部PC，同时还接收外部PC发送的控制命令，并根据此控制命令向所述双向端口发送驱动功能卡的驱动指令。优选地，所述通信接口单元是TTL电平与232电平转换电路，通过TTL电平与232电平的转换，完成串口通讯，以便于利用232数据总线进行单片机和PC之间的通信。
如图2所示，所述输入端口包括一个输入接口以及分别与该输入接口信号连接的输入端口扩展电路和ID端口扩展电路，其中：所述输入接口可通过外接导线或直接插接的方式与功能卡相连接，采集功能卡上的电平信号和ID信息；所述输入端口扩展电路将所述输入接口采集到的电平信号传送给单片机；所述ID端口扩展电路将所述输入接口采集到的ID信息传送给单片机。
图4是图2所示方案的一种具体实施方式。图2中的输入端口扩展电路和ID端口扩展电路在图4中由五个并行输入串行输出移位寄存器74LS165(U2～U6)组成。U2～U6上的SH/LD端是移位与置位控制端、CLK是时钟输入端、CLKINH是时钟禁止端，这三个端口均受单片机发送的信号控制；SER端是用于多个74LS165进行扩展的首尾连接端，QH是串行输出端，A～H是并行输入端。按照图4中所示的级联方式，U6是初级端，U2是最终端，其串行输出端U2QH的信号输送给单片机，而U2～U6上的各个并行输入端均连接到接口电路J4上，用于检测功能卡上的电平信号和ID信息。由于实际中功能卡上的ID信息也是以电平信号的方式传送到J4上的，所以同一个74LS165芯片既可以检测到反映功能卡电路状态的电平信息，又可以检测到功能卡上的ID信息，这样就可以将图2中的输入端口扩展电路和ID端口扩展电路集成在一起，有利于简化电路，节省成本。接口电路J4对应于图2中所示的输入接口部分。如果将本实施例的方案用于检测具有固定规格的功能卡时，可以考虑将J4做成插接式，这样使用时直接插接既可，简单易用；如果将其用于不定类型功能卡的检测场合时，可以考虑将J4做成更为灵活的引线式，以便于适应不同类型电路、芯片的检测要求。
如图3所示，所述双向端口包括一个输入/输出接口以及分别与该输入/输出接口信号连接的输出端口扩展电路、频率输入扩展电路和模拟量输入扩展电路，其中：所述输入/输出接口可通过外接导线或直接插接的方式与功能卡相连接，采集功能卡上的频率信号和模拟量信号；所述输出端口扩展电路接收单片机的指令，并根据此指令通过所述输入/输出接口向功能卡发送驱动信号，驱动功能卡产生相应的动作；所述频率输入扩展电路接收所述输入/输出接口检测到的频率信号，并将此频率信号传送给单片机；所述模拟量输入扩展电路接收所述输入/输出接口检测到的模拟量信号，并将此模拟量信号传送给单片机。
图5是图3所示方案的一种具体实施方式。图5中的输出端口扩展电路包括两个级联的串行输入并行输出移位寄存器74LS164芯片(U7、U8)，频率输入扩展电路包括一个单刀八掷模拟开关CD4051芯片(U10)，模拟量输入扩展电路包括两个单刀八掷模拟开关CD4051芯片(U9、U15)。U7和U8上的A、B端是串行输入端，此二者短接；CLK端是时钟信号端、CLR是清零端，均接收单片机的指令，Q0～Q7则是并行输出端。图5中，U7的A、B端连接到单片机的一个输出端口上，接收单片机的指令，U8的A、B端与U7的一个并行输出端Q7相连，形成级联。U7的输出端U7Q0～U7Q7和U8的输出端U8Q0～U8Q7均连接到接口电路J5上。U9、U10和U15上的A、B、C是通道地址选通端，IOCOM是公共输入输出端，均与单片机相连，这样单片机发出三位二进制信号正好可以选择八个输入输出端IO0～IO7中的某一个与IOCOM连通，从而读取到其中某一路上的信号；禁止端INH和电压端VEE、V-均接地，V+端接电源；IO0～IO7是模拟量输入端，用于采集功能卡上的模拟量信号，本例中用U10的模拟量输入端来检测频率信号。具体地，三个CD4051上的输入输出端(U9IO0～U9IO7、U10IO0～U10IO7、U15IO0～U15IO7)均连接在J5上。J5对应于图3中的输入/输出接口部分，与J4的情况相似，为了适应不同的使用需要，J5也可以设计成为插接式或者引线式。
工作时，需要对单片机和外接的PC预装软件，通过软件来进行控制和结果分析。U2～U6检测到功能卡上的电平信号和ID信息并传输到单片机中，单片机根据程序中的指令来识别这些电平信号和ID信息，并根据程序指令做出相应的判断。U7和U8可以根据单片机发送的驱动指令来产生驱动信号并输出给功能卡，从而驱动功能卡上的某个或某些电路和/或芯片产生相应的动作，U9、U10和U15则用于测功能卡中的频率和模拟量的固有信息和/或变化信息并将其传送给单片机。单片机收集到这些信息后根据软件的设置和/或PC的指令做出相应的判断，从而就可以产生能够反映功能卡的特定状态(例如功能卡上某个芯片发生了故障)的信号，并通过TTL电平与232电平转换电路把信号传送给PC，使得操作人员可以从PC上直观地了解检测结果。另外，操作人员也可以用PC给单片机传送一些特定的指令，从而可以控制功能卡做出相应的动作。这样一来，无论是功能卡的芯片级维修还是相关的教学，都变得非常直观且易于操作。
需要理解的是，本实施例中所提到的74LS165、74LS164和CD4051的数量均为多个，其作用不是用于限定本发明的应用范围，而是用来表明本发明的技术方案的一种实施思路和技术特点。实际中，完全可以根据功能卡的复杂程度和所选用单片机的端口资源来灵活设计各个芯片的数量。在最简单的情况下，上述各个芯片均只用一块就可以实现本发明的目的；在功能卡较为复杂、需要比本实施例更多个芯片才能完成检测或维修任务时，则可以在上面实施例的基础上按照同样的技术思路扩展更多个芯片，同样应在本发明的发明创造范围之内。另外，单片机和PC的通讯方式、上述各个芯片的型号也不限于上述实施例中的情况，只要是功能上满足本发明技术方案的要求，本领域技术人员就可以在本发明所公开的技术思想的范围内进行替换，不影响本发明目的的实现。
以上公开的仅为本发明较优的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种电子电路产品芯片级维修智能检测卡，包括电源，其特征在于，还包括输入端口、双向端口、通信接口单元和控制单元，其中：
所述输入端口采集检测对象的电平信号和ID信息，并将此电平信号和ID信息传送给所述控制单元；
所述双向端口采集检测对象的频率信号和模拟量信号传送给所述控制单元，还根据所述控制单元的指令向检测对象发送驱动信号；
所述通信接口单元信号连接所述控制单元和外部PC；
所述控制单元接收所述输入端口和所述双向端口采集的信息，并将其处理为PC可识别的信息后通过所述通信接口单元发送给外部PC，同时还接收外部PC发送的控制命令，并根据此控制命令向所述双向端口发送驱动检测对象的驱动指令。
2.根据权利要求1所述的电子电路产品芯片级维修智能检测卡，其特征在于，所述控制单元是单片机。
3.根据权利要求1或2所述的电子电路产品芯片级维修智能检测卡，其特征在于，所述输入端口包括一个输入接口以及分别与该输入接口信号连接的输入端口扩展电路和ID端口扩展电路，其中：
所述输入接口可通过外接导线或直接插接的方式与检测对象相连接，采集检测对象上的电平信号和ID信息；
所述输入端口扩展电路将所述输入接口采集到的电平信号传送给所述控制单元；
所述ID端口扩展电路将所述输入接口采集到的ID信息传送给所述控制单元。
4.根据权利要求3所述的电子电路产品芯片级维修智能检测卡，其特征在于，所述输入端口扩展电路和所述ID端口扩展电路均包括一个或多个级联的并行输入串行输出移位寄存器。
5.根据权利要求4所述的电子电路产品芯片级维修智能检测卡，其特征在于，所述并行输入串行输出移位寄存器是74LS165芯片，其中：
当所述74LS165芯片为一个时，其并行输入端与所述输入接口信号连接，其串行输出端与所述控制单元信号连接；
当所述74LS165芯片为多个时，其并行输入端均与所述输入接口信号连接，其串行输出端级联，并且最后一级串行输出端与所述控制单元信号连接。
6.根据权利要求1或2所述的电子电路产品芯片级维修智能检测卡，其特征在于，所述双向端口包括一个输入/输出接口以及分别与该输入/输出接口信号连接的输出端口扩展电路、频率输入扩展电路和模拟量输入扩展电路，其中：
所述输入/输出接口可通过外接导线或直接插接的方式与检测对象相连接，给检测对象传送电平信号并采集检测对象上的频率信号和模拟量信号；
所述输出端口扩展电路接收所述控制单元的指令，并根据此指令通过所述输入/输出接口向检测对象发送驱动信号；
所述频率输入扩展电路接收所述输入/输出接口检测到的频率信号，并将此频率信号传送给所述控制单元；
所述模拟量输入扩展电路接收所述输入/输出接口检测到的模拟量信号，并将此模拟量信号传送给所述控制单元。
7.根据权利要求6所述的电子电路产品芯片级维修智能检测卡，其特征在于，所述输出端口扩展电路包括一个或多个级联的串行输入并行输出移位寄存器，所述频率输入扩展电路和所述模拟量输入扩展电路均包括至少一个单刀多掷模拟开关电路。
8.根据权利要求7所述的电子电路产品芯片级维修智能检测卡，其特征在于，所述串行输入并行输出移位寄存器是74LS164芯片，所述单刀多掷模拟开关电路是CD4051芯片，其中：
当所述74LS164芯片为一个时，其串行输入端接收所述控制单元的指令，其并行输出端根据此指令通过所述输入/输出接口向检测对象发送驱动信号；
当所述74LS164芯片是多个级联时，其中的初级串行输入端接收所述控制单元的指令，其并行输出端根据此指令通过所述输入/输出接口向检测对象发送驱动信号；
所述CD4051芯片的公共输入输出端和通道地址选通端与所述控制单元通信连接，模拟量输入端则接收所述输入/输出接口采集的频率信号和模拟量信号。
9.根据权利要求1或2所述的电子电路产品芯片级维修智能检测卡，其特征在于，所述通信接口单元是TTL电平与232电平转换电路，通过TTL电平与232电平的转换，完成串口通讯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191129 Address after: Room 511A, building 2, No.2 Huayuan Road, Haidian District, Beijing 100095 Patentee after: Yixin Taitong (Beijing) Information Technology Co., Ltd Address before: 100070, room 1, building 8, No. 230, Feng Feng Road, Fengtai District Science City, Beijing Patentee before: Zhongying Chuangxin (Beijing) Business and Trade Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211228 Address after: Room 628, block B, building 1, No. 11, Deshengmenwai street, Xicheng District, Beijing 100032 (Desheng Park) Patentee after: Zhongying Chuangxin (Beijing) Technology Co.,Ltd. Address before: 100095 room 511A, building 2, No.2 Huayuan Road, Haidian District, Beijing Patentee before: Yixin Taitong (Beijing) Information Technology Co.,Ltd. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 100032 floor 12, building 1, No. 6, Middle North Third Ring Road, Xicheng District, Beijing Patentee after: Zhongying Chuangxin (Beijing) Technology Co.,Ltd. Address before: Room 628, block B, building 1, No. 11, Deshengmenwai street, Xicheng District, Beijing 100032 (Desheng Park) Patentee before: Zhongying Chuangxin (Beijing) Technology Co.,Ltd. |