74LS90集成电路测试技巧大公开：确保电路稳定运行的秘诀


参考资源链接：[74LS90引脚功能及真值表](https://wenku.csdn.net/doc/64706418d12cbe7ec3fa9083?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. 74LS90集成电路概述

在现代电子电路设计中，集成电路（IC）扮演着至关重要的角色。本章将为我们揭开74LS90集成电路的神秘面纱，它是一种广泛使用的十进制计数器，具备简单的可编程特性，可实现二进制和二进制编码的十进制（BCD）计数。74LS90以其低功耗、高速度以及与TTL（晶体管-晶体管逻辑）电平的兼容性，在各类数字电路系统中得到广泛应用，特别是在需要计数和分频功能的场合。在深入探讨其测试和维护之前，让我们先来了解一些关于74LS90的基础信息和功能。

# 2. 理论基础与测试准备

### 2.1 74LS90集成电路的工作原理

#### 2.1.1 74LS90的功能和特性

74LS90是一种广泛使用的十进制计数器集成电路，它基于TTL（晶体管-晶体管逻辑）技术，适用于5V电源电压。74LS90具有两个独立的4位二进制计数器，可以配置为分频器、模数计数器或者时钟发生器。其主要特性包括：

- 分辨率高：可以实现从二进制到十进制的转换；
- 输出兼容TTL电平：易于与其他TTL电路接口；
- 工作频率范围宽：足以满足大多数应用场景的需求。

由于其耐用性、可靠性以及稳定的性能，74LS90在数字电路设计中得到了广泛的应用。

#### 2.1.2 74LS90引脚定义与功能

74LS90包含14个引脚，具体功能定义如下表所示：

| 引脚编号 | 功能描述 | 注释 |
|----------|-------------------|------------------------------------|
| 1 | 计数器1时钟输入 | 触发计数器1进行计数的信号 |
| 2 | 计数器1时钟使能 | 控制定时器1计数的使能信号 |
| 3 | 计数器1异步复位 | 用于将计数器1的输出强制复位到初始状态 |
| 4 | 计数器1输出（Q1） | 计数器1的输出位 |
| 5 | 计数器1输出（Q2） | 计数器1的输出位 |
| 6 | 计数器1输出（Q3） | 计数器1的输出位 |
| 7 | 计数器1输出（Q4） | 计数器1的输出位 |
| 8 | 接地 | 电源电压的参考点 |
| 9 | 计数器2输出（Q1） | 计数器2的输出位 |
| 10 | 计数器2输出（Q2） | 计数器2的输出位 |
| 11 | 计数器2输出（Q3） | 计数器2的输出位 |
| 12 | 计数器2时钟使能 | 控制定时器2计数的使能信号 |
| 13 | 计数器2异步复位 | 用于将计数器2的输出强制复位到初始状态 |
| 14 | Vcc（电源电压） | 电源电压输入端 |

### 2.2 测试所需的理论知识

#### 2.2.1 数字电路基础

数字电路的基础是二进制逻辑，它使用0和1两种状态来表示信息。74LS90作为一款二进制计数器，其核心工作原理基于二进制数的累加和进位。数字电路的主要组成部分包括逻辑门、触发器、多路选择器等，这些组件的基本行为是逻辑门的"与"、"或"、"非"等逻辑运算。

在数字电路设计中，时序逻辑电路和组合逻辑电路是两个重要分支。时序逻辑电路可以记住状态信息，例如触发器和计数器，而组合逻辑电路的状态仅依赖于当前的输入，不保存任何历史状态信息。

#### 2.2.2 逻辑门与时序电路

逻辑门是构成数字电路的基本元件，它们对输入信号进行逻辑运算，并输出结果。常见的基本逻辑门有"与门"、"或门"、"非门"、"与非门"、"或非门"、"异或门"等。通过组合这些基本门电路，可以构建出更复杂的逻辑功能。

时序电路的核心是存储元件，如触发器和计数器。它们具有时钟输入端，能够根据时钟脉冲的变化改变其输出状态。这些电路通常用于构建存储设备、序列生成器和同步电路。

### 2.3 测试工具和环境的搭建

#### 2.3.1 必备的测试设备

在进行74LS90集成电路测试之前，需要准备好一系列的测试设备。其中包括：

- 电源供应器：稳定输出5V直流电压，并带有电流限制功能；
- 数字万用表：测量电压、电流等参数；
- 示波器：观测信号波形和时序；
- 信号发生器：生成所需的测试信号；
- 连接线：用于连接74LS90和测试设备的引脚。

#### 2.3.2 测试环境的搭建步骤

为了测试74LS90集成电路，需按照以下步骤搭建测试环境：

1. 将电源供应器设置为5V直流输出，并连接到74LS90的Vcc（引脚14）和GND（引脚8）。
2. 使用数字万用表检测电源供应器输出的电压是否稳定在5V左右，并确保电流限制设置正确，避免电流过大损坏芯片。
3. 连接示波器到74LS90的各个关键引脚，以便实时监测信号变化。
4. 使用信号发生器生成时钟信号，并连接到计数器的时钟输入端。
5. 确保所有测试设备的接地端都已经正确连接，形成一个完整的测试回路。

在完成测试环境搭建后，我们可以开始对74LS90进行一系列的测试，以验证其功能和特性是否符合预期。在下一章节中，我们将介绍如何进行静态测试。

# 3. 74LS90集成电路的静态测试

## 3.1 输入输出电压的测量

### 3.1.1 电源电压和接地的测试

在对74LS90集成电路进行静态测试的开始，首先需要确认电源电压（Vcc）和接地（GND）是否在规定的范围之内。正确的电源电压对于确保74LS90正常工作是至关重要的。通常情况下，74LS90工作在5V直流电源电压下。测试时，我们需要使用数字万用表的直流电压档，将红表笔连接到74LS90的Vcc引脚（引脚16），黑表笔连接到GND引脚（引脚8）。

示例代码块如下：

// 测试74LS90的Vcc和GND电压
void testPowerSupply() {
    int supplyVoltage = analogRead(VCC_PIN); // 假设VCC_PIN是连接到Vcc的模拟输入引脚
    int groundVoltage = analogRead(GND_PIN); // 假设GND_PIN是连接到GND的模拟输入引脚
    // 输出测量的电压值
    Serial.print("Vcc Voltage: ");
    Serial.print((supplyVoltage / 1023.0) * 5.0); // 将读数转换为电压值
    Serial.println(" V");
    Serial.print("GN