1、 畢業論文畢業論文(設計設計) 題題 目目 基于 51 單片機的三極管特性參數測試系統 學生姓名 學 號 院 系 電子與信息工程學院 專 業 電子信息工程 指導教師 二二一二一二 年年 五五 月月 三十三十 日日 目 錄 引言 .3 1.本測試系統的實現功能和設計要求 .3 1.1 系統功能 .3 12 設計要求 .4 2.系統設計框圖及原理 .4 2.1 系統框圖 .4 2.2 本測試系統的工作原理 .4 3.設計方案的選擇 .5 3.1 電壓采樣電路設計方案的選擇 .5 3.2 反向擊穿電壓測量電路 .5 3.3 反向飽和電流測量電路 .6 3.4 三極管共發射極輸入、輸出特性曲線測量的方

2、案 .6 3.4.1 測量輸入特性曲線： .6 3.4.2 測量輸出特性曲線： .7 3.5 測量結果顯示放案 .8 4.各功能模塊的硬件電路的工作原理及相關參數選取 .8 4.1 單片機最小系統 .8 4.2 電壓采樣電路的設計及放大系數的計算 .10 4.2.1 基極、集電極采樣電路 .10 4.2.2 測三極管的的放大系數.12 4.3 a/d 轉換輸出電路： .13 4.3.1 adc0809 在實驗系統中的電路.13 4.3.2 與 adc0809 相連的電路 .16 4.4 設計中使用的倍壓電路 .17 4.5 da 雙極性電壓輸出電路 .19 4.6 液晶顯示 .21 5 結束語

3、 .23 參考文獻： .23 附錄 1：元件清單.26 附錄 2：源程序.26 基于基于 5151 單片機的三極管特性參數測試系統的設計單片機的三極管特性參數測試系統的設計 摘要：本文介紹一種三極管特性參數測試系統的簡單方法，該系統是基于 51 單片機的，該測試系統能測試幾種數據，整 個系統采用模塊化設計，能較精確的對晶體管交直流放大特性參數、輸入輸出特性曲線、反向擊穿電壓和反向飽和電流 進行測量。由于應用本系統可以較精確的測量出晶體管（三極管）的特性，所以對于三極管的特性參數的研究有一定的理 論支持和實際意義。本系統具有許多優點，它在抗干擾能力、性價比和功耗等方面相比于其他一些系統有一定的優

4、勢。 關鍵字：三極管；單片機；模塊化；優點 引言 三極管是一種很常見的電子元器件，它雖然體積較小，結構簡單，但是往往在電子線路中起到很大 的作用，三極管的好壞和特性參數能對電路產生很大的影響，甚至直接影響電路的功能。目前有很多方 法測試晶體三極管，同時用于測量晶體三極管的各種圖示儀有很多，它們大多用于測量或者觀察三極管 的各種輸入、輸出等特性，這些圖示儀有良好的性能和較高的精度，但是這些儀器的性價比和實用性不 強，主要原因是因為這些儀器的電路制作比較麻煩，性價比不高。而另外一些采用數字電路制作晶體管 特性圖示儀，由于測量精度較低，且一般只能測量輸出特性，所以其應用也不是很廣。本課題設計的三 極

5、管特性參數測試系統制作相對比較簡單方便且實用，主要用一些集成芯片組成，本測試系統的設計以 at89s52 單片機為整個設計模塊的基礎，同時還使用了 adc0809 和其他的一些重要集成芯片組成各功能 模塊,這些模塊是本系統設計的必要組成部分，它們結合在一起構成的系統能對三極管的各項特性參數進 行較為準確的測量，能基本滿足設計要求。本系統對三極管的特性參數數據的顯示是通過 lcd 顯示出來 的，這些參數是由單片機最小系統、a/d 轉換電路、d/a 轉換電路和采樣電路等模塊綜合實現得來的，然 后由單片機處理后送到顯示電路顯示。 1.本測試系統的實現功能和設計要求 1.1 系統功能 本系統能測試出小

6、功率晶體三極管（bjt）的一些特性參數，包括輸入輸出特性曲線、交直流放大系數、 反向擊穿電壓和反向飽和電流。 12 設計要求 （1）在ib0，10a，20a，30a，uce= 012v 條件下，顯示出三極管共射極接法輸出 特性曲線。 （2）在|ib|10a,| uce|10v 條件下，能測出三極管的直流電流放大系數 ，并用數字顯示。測量 范圍 50300；當|ib|由 10a 變化到 20a，| uce|保持不變，能測出三極管的交流放大系數 ，并用數 字顯示。 （3）在| uce|=10v 的條件下，測量三極管的集電極發射極反向飽和電流 iceo=1ma，用數字顯示，測量 范圍 0.1a100

7、a，測量誤差10%。 （4）測量三極管的集電極發射極間的反向擊穿電壓，并用數字顯示；測試條件 ic=1ma，測量 ceobr v )( 范圍 20v60v，測量誤差5%。 （5）具有三極管管腳插錯、損壞指示報警功能。 2.系統設計框圖及原理 2.1 系統框圖 采樣電路 adc0809單片機lcd 顯示 三極管dac0832 數控電源 i/o 電平控制 圖 1 本設計的系統框圖 2.2 本測試系統的工作原理 本系統在測量三極管的特性參數時需要得到的測量數據是三極管的基極、集電極上的數據（即電壓 電流數據） ，本測試系統的核心部分是單片機最小系統，它在設計中起到了中樞的作用，它連接了 a/d、d/

8、a 轉換電路等重要的功能模塊，協調各功能模塊的工作，有效的實現了發送數據控制電路和接受 處理數據。將待測三極管連接到采樣電路中，采樣電路將采集到的三極管的基極、集電極數據（模擬量） 送到 adc0809 中，adc0809 將收集到的模擬量轉為數字量送入到單片機中處理，單片機在 c 程序的驅動下 控制 dac0832 輸出的電壓值，為待測三極管供電，即起到數控電壓源和數控電流源的作用。單片機通過 p3 口的電平控制采樣電路中的 bjt 的基極電流的產生與斷開，從而控制與集電極相連的繼電器，當 p3 口 輸出高電平時，由于 bjt 的發射極與地相連，所以有基極電流產生，繼電器中也有電流通過，此時

9、繼電 器由常開觸點切換到常閉觸點；若單片機輸出的是低電平，則沒有基極電流產生，繼電器中沒有電流， 繼電器保持在常開觸點上。通過對繼電器的工作狀態的改變來改變采樣電路的采集數據的工作狀態。同 時，采集電路中還通過開關的開合來改變采樣電路的工作狀態。最后，單片機將采集到的數據處理后送 到 lcd 液晶中顯示出來。 3.設計方案的選擇 3.1 電壓采樣電路設計方案的選擇 電壓采樣電路主要有以下三種方案： （1）在發射極串電阻，直接測量發射極電流 ice。這種方案有其優點，即由于電阻兩端對地電壓較 低，所以便于對其進行放大檢測。但這種方法也有一定的缺點和不足，即由于發射極串接的電阻導致基 極電位的確定

10、比較困難，所以很難選擇合適的基極電阻，同時造成 uce 的確定也會帶來一定的困難。 （2）直接測量基極和集電極電阻兩端電壓。該方法有比較簡易的優點，但是該方法也有其缺點，即 使用該方法的電路較為復雜，往往需要在電路中使用多個運算放大器，而且使用該方法測量的精確度不 高，所以在需要得到比較精確的測量數據時不宜使用這種方法。 （3）分別對三極管的基極電壓和集電極電阻兩端電壓進行采樣。所使用的電路為兩路數據采集電路。 若所測量的三極管為 npn 型，則設計方案采用經過普通運放組成的同向比例放大電路使基極電壓進行放 大。然后將采集的數據送到 a/d 轉換器中處理。而對集電極電阻兩端的電壓進行采樣時，使

11、用 ina126 進 行放大處理。若所測三極管為 pnp 型管，采樣時將電壓經過反向比例電路轉換成正電壓以滿足 adc0809 采樣的需要。 經比較發現，顯然方案三的電路結構較簡單，測量精度較高，故設計采用方案（3） 3.2 反向擊穿電壓測量電路 反向擊穿電壓測量電路的關鍵主要是獲得可調電壓源，從而實現 0 100v 電壓的連續輸出，該電路有兩 種設計思路： （1）可調電壓源主要由變壓器、三端穩壓器等組成的電路提供，其功能是實現 0 100v 電壓的連 續輸出。采用這種方案輸出電壓雖然比較簡單可操作性強，但是這種方法很難檢測出產生高壓的情況， 所以容易使產生的大電流對電路造成損壞，考慮以上情況

12、的存在，這種方法不宜使用。 (2)使用 d/a 芯片 dac0832，將其輸出經倍壓電路（由 coms 和與非門組成）后得到可調高壓。通過 da 控制逐步增大加在三極管集電極的電壓，同時對集電極電流實時檢測，當檢測到電流發生突變時，記 錄下此時的 da 輸出電壓值。根據加壓倍數（與倍壓電路有關，幾倍壓就放大幾倍）即可得到 uceo。相比 于前一種方法，這種方法更控制容易，而且便于檢測電壓。且采用的倍壓電路具有輸出電流小的特點， 這樣使得即使實驗中出現操作不當的行為也不易對電路造成損壞。由比較可知，采用第二種思路更加安 全可行。 3.3 反向飽和電流測量電路 在測量反向飽和電流時，因為三極管的反

13、向飽和電流很小，所以在測量時會導致較大的測量誤差。 在實際測量時，為了能較準確的測量出其電流值，減小測量誤差，可以通過測量電壓值來測量電流，所 以在設計中要將阻值較大的電阻連接到集電極電路中。不妨使用阻值為 1m 的大電阻。在測量時電阻的 切換是用繼電器實現的。 3.4 三極管共發射極輸入、輸出特性曲線測量的方案 3.4.1 測量輸入特性曲線： 輸入特性曲線：輸入特性曲線描述的是三極管的基極電流隨發射結壓降變化關系的曲線。即滿足 函數 ib=f(ube) uce=常數。當 uce=0 時，即集電極與發射極之間的電壓值為零，相當于集電極與 發射極短路，等效為發射結與集電結之間處于并聯狀態。 當自

14、變量 uce增大時，輸入特性曲線向右移動。當 uce大于 1v 時，曲線基本不變了。設計中采用固定 uce=10v。 輸入特性曲線如下圖所示： 由圖 2 可知，當電壓 uce增大時，曲線右移了。 圖 2 晶體管的輸入特性曲線 由于發射極接地，所以 uceuc，因此測量時固定 uc=12v，通過數控電壓源（由dac0832 作用） 以一定步長增大基極電壓（同理，由于發射極接地，故 ubeub） ，每增大一次電壓后采集一次電流 ib， 送入內存中。單片機將采集到的各組數據處理后，將各組數據用坐標形式確定其位置，在 lcd 上顯示出 曲線的形狀。 3.4.2 測量輸出特性曲線： 輸出特性曲線：輸出特

15、性曲線描述基極電流 ib為一常量時，集電極電流 ic 與管壓降 uce 之間的函 數關系，即 ic=f(uce) ib=常數 。 圖 3 輸出特性曲線 對于每一個確定的 ib，都有一條曲線，所以輸出特性是一簇曲線，如圖所示。對于某一條曲線，當 uce 從零逐漸增大時，集電結電場隨之增強，因而 ic 也就逐漸增大，收集能力已不能明顯提高，表現為 曲線幾乎平行于橫軸，即 ic幾乎僅僅決定于 ib。 從輸出特性曲線可以看出，晶體管有三個工作區域： ic 截止區：其特征是發射結電壓小于開啟電壓且集電結反向偏置。對于共射電路，ubeuon 且 uce ube 。 此時 ib=0，而 iciceo 。小功

16、率硅管的 iceo 在 1a 以下，鍺管的 iceo 在小于幾十微安。因此在近似分 析中可以認為晶體管截止時的 ic0 。 放大區：其特征是發射結正向偏置（ube 大于發射結開啟電壓 uon）且集電結反向偏置。對于共射電路， ubeuon 且 uceube 。此時，ic幾乎僅僅決定于 ib，而與 uce無關，表現出對的控制作用， ic=ib，ic=ib 。在理想情況下，當 ib按等差變化時，輸出特性是一簇橫軸的等距離平行線。 飽和區：其特征是發射結與集電結均處于正向偏量。對于共射電路，ubeuon 且 uceube 。此時 ic不僅與 ib有關，而且明顯隨 uce增大而增大，ic小于ib 。在

17、實際電路中，若晶體管的 ube 增大時，ib隨之增大， 但 ic增大的不多或基本不變，則說明晶體管進入飽和區。對于小功率管，可以認為當，uce=ube，即 ucb=0v 時，晶體管處于臨界狀態，即臨界飽和或臨界放大狀態。 按設計要求分別在ib=0、10a、20a、30a 時描繪出基極電流ic隨集電極電壓 uc變化的曲線 圖（由于發射極接地，所以 uceuc） 。因為 ib=urb/rb,而 urb=u-ube，而設計中采用的 bjt 為晶體硅， 所以 ube 的導通值在 0.6v0.8v 之間，不妨設 ube =0.65v，所以固定基極電流不變的方法是選通基極電 阻。然后通過 da 輸出變化的

18、電壓值 uce，每改變一次電壓后采集一次相應的集電極電流ic，將數據送進 內存中，單片機將采集到的各組數據處理后，將各組數據用坐標的形式確定其在 lcd 上的顯示位置，然 后輸出送到 lcd 上顯示出來。 3.5 測量結果顯示放案 將測量所得的三極管的參數以及輸入輸出特性曲線通過 lcd 液晶屏顯示，設計中使用了開關來切換 顯示數據。 4.各功能模塊的硬件電路的工作原理及相關參數選取 4.1 單片機最小系統 單片機最小系統是本設計的核心，連接著各功能模塊，發送命令和接受處理收集到的數據，單片機 最小系統是由組成單片機應用系統所必需的一些部件和電路構成的，主要有電源、產生時鐘的晶體振蕩 器，另外

19、還需要有能使單片機復位的電路等。 at89c51 的時鐘電路：atc89c51 單片機內部有一個振蕩器，只要單片機的 18、19 引腳外接石英晶體 （簡稱晶振）和諧振電容，就構成了時鐘電路，系統也就具備了正常工作的基本條件，時鐘電路就可以 產生時鐘脈沖信號。通常諧振電容的值為 30pf，晶振的典型值為 12mhz、24mhz 或 11.0592mhz。 單片機最小系統的圖如下： 圖 4 單片機最小系統 at89c51(at89s52)：mcs-51 單片機設有 4 個 8 位雙向 i/o 端口(p0 、p1 、p2 、p3 )，每一條 i/o 線都能獨立地用做輸入或輸出。p0 口為三態雙向口，

20、能驅動 8 個 ttl 電路。p1 、p2 、p3 口為準 雙向口(在用做輸入線時，口鎖存器必須先寫入“1” ，故稱為準雙向口)，負載能力為 4 個 ttl 電路。 設計中使用到 p3 口控制電平的輸出，下面簡單介紹 p3 口的功能，p3 口為雙功能口。作為第一功能 使用時，其功能同 p1 口，為普通 i/o 口。當作第二功能使用時，每一個功能定義如下表所示： 表 1 p3 口的第二功能 端口引腳第二功能 p3.0 rxd（串行輸入口） p3.1 txd（串行輸出口） p3.2 int0（外部中斷 0 輸入口） p3.3 int1（外部中斷 1 輸入口） p3.4 t0（定時器 0 外部輸入口

21、） p3.5 t1（定時器 1 外部輸入口） p3.6 wr（外部數據存儲器寫選通信號） p3.7 rd（外部數據存儲器讀選通信號） 4.2 電壓采樣電路的設計及放大系數的計算 4.2.1 基極、集電極采樣電路 測量三極管的特性參數時，需要測量三極管的基極電流，集電極電流，基極-發射極電壓，集電 極-發射極電壓，這些數據的得到需要由單片機控制或是由采樣采集后送到 a/d 轉換器中處理，采 樣電路如下圖所示： 圖 5 基極、集電極采樣電路 （1）采樣電路中電阻值的選擇。 基極電阻的選擇：根據設計要求，在測量輸出特性曲線時，要求 ib=0，10a，20a，30a時描繪出三極管的共射時的輸出特性曲線

22、，由于是共射電路，所以發 射極接地，在測放大倍數和輸出曲線時，保持基極電壓為+5v（npn 時為+5v，pnp 時為-5v）不變。因為 硅型三極管的基極-發射極的導通電壓在 0.6v0.8v 之間，不妨設 ube =0.65v，可計算出三種情況下的基 極電阻分別為： 1 (50.65) 435 10 v rk a 2 (50.65) 218 20 v rk a 3 (50.65) 145 30 v rk a 在實際選取時，這三個電阻的匹配很難準確達到，所以可以調節電位器達到規定的電阻值，然后連接到 電路中。用繼電器來實現基極電阻之間的切換。 集電極電阻的選擇：集電極電阻的選擇需要根據送入到 a

23、dc0809 的電壓值來確定，由于集電極 電流的值一般在1ma10ma 之間，集電極兩端的電壓還要經過一個儀表放大器放大 5 倍后送到 adc0809 中，adc0809 接受的電壓范圍應在 05v 之間，所以可以在集電極上接一個阻值為 75 的電 阻，然后對它兩端的電壓進行檢測。同時在集電極上再接入一個阻值為 500 的電阻起分壓的作用，保 證測量放大倍數時 uce 10v。 （2）采樣功能的實現過程 對于基極采樣電路，如圖 3 中每個繼電器一端接+12v 電壓，一端接一個 bjt 的集電極，每個 bjt 的基極串聯一個 47k 的電阻然后連到單片機上，由單片機的一個 i/o 口控制。當單片

24、機的 i/o 口輸出高 電平時，bjt 的基極得電導通，繼電器就閉合。p3.1繼電器 8， p3.2繼電器 7，p3.3繼電器 3，p3.4 繼電器 5， p3.5繼電器 4。在這里繼電器起到“自動開關”的作用，繼電器實際上是用較小的電流 去控制較大電流的一種電子控制器件，在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。若單片機 的輸出端 p3 口給采樣電路提供的是高電平時 pn 結導通，有基極電流產生，繼電器中有電流通過，此時 繼電器由常開觸點切換到常閉觸點；若單片機輸出的是低電平，則沒有基極電流產生，繼電器中沒有電 流，繼電器保持在常開觸點上。 在|ib|10a,| uce|10v 條件下

25、，繼電器 1 的兩個開關分別接在+12v 和+5v（如果被測三極管是 pnp 型接-5 v 和-12v） 。繼電器 3 的開關閉合在接電源的一側。為產生所需電流|ib|10a，繼電器 8 的兩個開關分別接在電阻 r1 和 r3 側。繼電器 7 的開關接在 1側。由模擬數字轉換芯片 adc0809 讀取三 極管基極電壓 ub。由于電路末端接5v 電壓。則電路兩端的電壓是 urb =|5-ub|易得基極電流 ib的表達 式 ：ib=urb/ rb=|5-ub|/ rb 對于集電極采樣電路，如圖 3，在同樣的條件下，電路中繼電器 4 的開關接在電阻 r5 側，繼電器 5 的開關接在電源12v 一側。

26、由專用儀表放大器 ina126 負責直接讀取集電極電阻兩端的電壓 urc，經過 放大 5 倍后經 adc0809 轉換后送給單片機。ina126 是一種低電壓，微功耗的放大器。ina126 對采樣電路 的輸入信號影響很小。 ina126 的引腳圖及其引腳功能： 圖 6 ina126 引腳圖 1 腳、8 腳: rg ,增益設置端,一般接入精密電阻 3 腳、2 腳 : in + 、in - , 差分正負輸入端 , 一般輸入傳感器信號 ; 7 腳、4 腳 : v + 、v - ,正負電源輸入端 , 一般各自與地接入 0. 1f 的去耦電容 ; 5 腳 : ref , 參考輸入端 , 通常接地 , 也

27、可通過其調整失調電壓。 6 腳 : vo ,放大器輸出端。 ina126 的性能特點 靜態電流小 ,小于 175a ; 電源范圍寬 , 1. 35 18v ; 失調電壓低 ,小于 250v ; 漂移低 ,小于 3v / ; 低噪聲 ,典型值 35nv / hz (100k hz 時) ; 頻率響應的典型值 200k hz ( g = 5) ; 壓擺率的典型值 0. 4v / s (輸出 10v ,g = 5) ; 輸入阻抗的典型值 109/ 4p f ; 共模抑制比大于 83 db ( 共模電壓為11. 25 v 時) 。 4.2.2 測三極管的的放大系數 在測三極管的的放大系數時，繼電器的開

28、關打在電阻上。電阻的電阻值是 75 ，易得集電極 5 r 5 r 的電流表達式：ic=urc/75。根據三極管直流電流放大系數的定義式可以算出： cceoc bb iii ii 一般來說， 和 的大小是不一樣的， 不是一個固定不變的常數，它是兩個變化量之比，其 值的大小與工作點密切相關。但是在恒流特向較好的區域，如果忽略了 iceo,兩者的大小是基本相等的。 由于在完成本題中前兩個任務時，三極管一直工作在恒流特性較好的區域，可以認為和是相等的。 只要把| ib |從 10a 改變到 20a ， |uce|保持不變，三極管的靜態工作點已經發生了改變，此時用 與測直流放大倍數相同的辦法就可以測出交

29、流放大系數。也就是說只要使基極電路中的繼電器 8 的開關 改變方向，使電阻 r2 接在電路中，電流就會改變到 20a，再用同樣的方法測量即可。 4.3 a/d 轉換輸出電路： a/d 轉換器是數據測量系統的核心部件，它把采集的模擬量變換成數字序 列，并讀回計算機。在設計中，我們對 a/d 的轉換速度、精度和器件成本作了最好的折中，選用了 8 位 a/d 轉換器 adc0809。 adc0809 是八位 ad 轉換器。每采集一次一般需 100s，ad 轉換結束后會自動 產生 eoc 信號。 4.3.1 adc0809 在實驗系統中的電路 adc0809 在實驗平臺中的電路如圖所示。adc0809

30、 輸入通道的控制是由單片機的 p2.0，p2.1 和 p2.2 完成，跳線 j504 使能 u501 鎖存使能。eoc 與單片機的中斷 0（int0）相連，當數據轉換完成時 eoc 向單 片機發送中斷請求，單片機響應中斷，讀取轉換數據（也可采用查詢方式） 。adc0809 的 d0d7 與單片機 的 p0 口相連。單片機的 ale 信號經過 74ls74 二分頻后，作為 adc0809 的時鐘信號。u504 是與非門 cd4001，用于和單片機的 p2.3 產生 ad 的片選和使能信號。p2.3 為低電平時，且當 wr 信號來（為低電平） ，這時送到 ad 轉換器的 ale 和 start 引

31、腳為高電平，啟動 ad 轉換。同樣，當 rd 信號來時使能 oe 信號， ad 轉換器向總線上發送數據。實驗時，對 adc0809 的控制過程是：通過 p2.0，p2.1 和 p2.2 選擇模擬量 輸入通道；通過 p2.3 和 wr 信號啟動 ad 轉換；等待轉換結束標志 eoc；輸出數據使能 oe；讀取轉換數據。 in3 1 in4 2 in5 3 in6 4 in7 5 st art 6 eoc 7 d3 8 oe 9 clk 10 vcc 11 vref(+) 12 gnd 13 d1 14 d2 15 vref(-) 16 d0 17 d4 18 d5 19 d6 20 d7 21 a

32、le 22 addc 23 addb 24 adda 25 in0 26 in1 27 in2 28 u503 adc0809 vcc vcc vcc 1 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12 13 14 1 1 u504 cd4001 pre 4 clk 3 d 2 clr 1 q 5 q 6 u502a 74ls74 p0.0 p0.1 p0.2 p0.3 p0.4 p0.5 p0.6 p0.7 ale wr rd p2.3 oc 1 c 11 1d 3 1q 2 2d 4 2q 5 3d 7 3q 6 4d 8 4q 9 5d 13 5q 12 6d 14 6q 15 7d 1

33、7 7q 16 8d 18 8q 19 u501 74ls373 p2.0 p2.1 p2.2 ale int0 vcc vcc r500 in0 c505 104 c503 104 c504 104 1 2 3 4 5 6 7 j503 con7 3 1 2 j504 con2 r506 10k vcc 圖 7 ad0809 實驗電路圖 （1）adc0809 的引腳圖及其引腳含義 圖 8 adc0809 引腳圖 in0in7：8 路模擬通道輸入，且輸入模擬量信號應為單極性，0+5v，若信號過小還要進行放大。在 轉換過程中，模擬量輸入的值不能變化過快，因此對變化速度快的模擬量，在輸入前要增加采

34、樣保持電 路。由 adda，addb，addc 三條線選擇。 adda、addb、addc：三位地址輸入線，模擬通道選擇線，根據地址線的電平來選通 in0in7 中的某一 路。比如 000 時選擇 0 通道，111 時選擇 7 通道。 d7d0：8 位數字量輸出端，可直接與單片機的 p0 口相連。其中第 17 引腳為最低位，第 21 引腳為最 高位。數據線，三態輸出，由 oe（輸出允許信號）控制輸出與否。 oe：數據輸出使能端，高電平時允許數據輸出。打開三態緩沖器，將轉換結果放到 d0d7 上，oe=0, 輸出數據線呈高組態，oe=1，才能打開三態輸出鎖存器。 ale：地址允許鎖存，其上升沿將

35、 adda，addb，addc 三條引線的信號鎖存，經譯碼選擇對應的模擬通 道。adda，addb，addc 可接單片機的地址線，也可接數據線。adda 接低位線，addc 接高位線。 start：轉換啟動信號，在模擬通道選通之后，由 start 上的正脈沖啟動 a/d 轉換過程。轉換時間至 少 100us。 eoc（end of conversion）：轉換結束信號，在 start 信號之后，a/d 開始轉換。當 eoc 輸出低電平 時，表示在進行 a/d 轉換；當轉換結束時，此時轉換之后的數據已鎖存在輸出鎖存器之后，eoc 變為高電 平。eoc 可視作被查詢的狀態信號，亦可用來申請中斷。

36、vref（+） 、vref（-）：參考電壓。其典型值 vref（+）=+5v、vref（-）=0v。 clock：adc0809 內部沒有自己的時鐘電路，clk 引腳就是外部時鐘輸入端。要求時鐘頻率不高于 640khz，時鐘輸入、時鐘頻率上限為 1280khz。 （2）adc0809 實驗電路中，與 adc0809 相連的有地址鎖存器 74ls373，它通過單片機的 p2 口控制其輸入 端（d）來實現控制輸出端（q） ，然后 q 連接 adc0809 來選通 adc0809 的輸入通道。 74ls373 的引腳圖如下： 圖 9 74ls373 引腳圖 373 為三態輸出的八 d 透明鎖存器，其

37、主要電器特性的典型值如下(不同廠家具體值有差別)： 型號 tpdpd 54s373/74s373 7ns 525mw 54ls373/74ls373 17ns 120mw 引出端符號： d0d7 數據輸入端 oe 三態允許控制端（低電平有效） le 鎖存允許端。當 le 為高電平時，驅動端隨輸出端的變化而變化。當 le 為低電平時，d 的 電平鎖存不變，保持為原來的狀態。 q0q7 輸出端 。驅動負載（或總線） ，受 oe 電平的影響。當 oe 為低電平時，邏輯狀態正常。 當 oe 為高電平時，q0q7 呈高阻態，這種情況下既不能驅動總線，也不能為總線的負載提供驅動。 真值表： 表 2 74l

38、s373 真值表 dnleoeon hhlh lhll xllq0 xxh 高 阻態 4.3.2 與 adc0809 相連的電路 圖 10 與 adc0809 相連的電路 圖 10 為與 adc0809 相連接的放大電路。當測量 npn 型三極管時，單片機 p3.2 口控制繼電器 3 的開 關，使之與放大器 1a 相連。當測量 pnp 型三極管時，由于基極和集電極電路均施加了負電壓，為滿足 adc0809 的轉換要求，電壓信號需經 1：1 反向放大，所以開關應該接在直接與放大器 2a 相連的一側。該 電路將測量得到的基極電壓經過 op07 放大后送到 adc0809 中轉換后送到單片機中計算處

39、理送 lcd 顯示。 op07 芯片是個雙極性運算放大器集成電路，其引腳圖如下： 圖 11 op07 引腳圖 0p07 的引腳功能如下： offset1:調零端 in-: 反向輸入端， in+: 正向輸入端 vcc-: 接地端 nc: 空腳 out: 輸出端 vcc+:接正電源 offset2:調零端 4.4 設計中使用的倍壓電路 設計中之所以要使用倍壓電路是因為考慮到三極管的反向擊穿電壓通常比較高，但是系統測量擊穿 電壓時是用單片機來控制電壓產生一定步長的變化，但是單片機最大只能輸出 12v 的電壓，所以為系統 設計一個倍壓電路，該倍壓電路由 cmos 與非門組成。倍壓電路的設計電路如下：

40、圖 12 10 倍壓電路。 cd4069 芯片介紹： 內部結構圖如下： 圖 13 cd4069 內部引腳圖 cd4069 是個集成芯片，內部由六個 cmos 反相器電路組成，此器件主要用作通用反相器。 引腳圖 如下： 圖 14 cd4069 引腳功能圖 其中，引腳 1、3、5、9、11、13 為 1a 6a 數據輸入端；引腳 7 為 vdd 接正電源；引腳 14 為 vss 接地；引腳 2、4、6、8、10、12 為 1y 6y 數據輸入端。 4.5 da 雙極性電壓輸出電路 該電路使用的核心芯片是 dac0832，d/a 轉換是指數字量到模擬量的線性轉換，目前大多數 d/a 轉換 的輸出模擬

41、量均為電流量，要經過一個反相輸入的運算放大器轉換成模擬電壓輸出。但這種輸出電壓是 有極性的，分單極性和雙極性兩種。下圖是一種單緩沖方式的雙極性 d/a 轉換電壓輸出接口電路，輸出 的雙極性電壓為5v。wr1 與單片機的 wr 相連，cs 與 p2.7 相連，xfer 和 wr2 接地，dac 寄存器直通， 輸入寄存器受控。 圖 15 da 雙極性電壓輸出電路 該模塊設計中的核心是 d/a 轉換芯片 dac0832，dac0832 是 8 位數/模轉換器芯片。 dac0832 的外部引腳圖如下： dac0832 的引腳功能說明如下： vcc ：邏輯電源輸入端。 agnd ：模擬量信號接地端。 d

42、gnd ：數字量信號接地端，在使用時，模擬地始終與數字地相連。 vref ：基準電源輸入端。d0d7 ：該八個引腳是提供給數字信號的輸入端，d0 到 d7 是由低到高的。 ile ：控制輸入鎖存信號的進入，高電平可進入。 cs ：選擇輸入寄存器的信號，低電平時可進行輸入。 wr2 ：寫信號 2，即 dac 寄存器的寫信號，有效電平為低電平。 wr1 ：寫信號 1，是輸入寄存器的寫信號，有效電平為低電平。 從 di0di7 輸入的數字量能否進入輸入寄存器要受輸入鎖存器的鎖存信號 le1 控制。該信號的產生 是由 ile、cs、wr1 的邏輯組合決定的。 當 ile 為高電平，且 cs 和 wr1

43、 同時為低電平時，le1 為高電平，輸入寄存器的輸出隨輸入變化，這 時相當于輸入寄存器打開。當 wr1 變成高電平時，le1 出現負跳變，變為低電平，將輸入數據鎖存在 輸入寄存器中，這時相當于輸入寄存器關閉。 xfer ：傳送數據的控制信號，有效時的電平為低電平。 同樣，從輸入寄存器的輸出數據能否通過 dac 寄存器，要受 dac 寄存器鎖存信號 le2 控制，該信號 由 wr2、xfer 的邏輯組合產生。當 wr2 和 xfer 同時有效時（即同為低電平） ，le2 為 1，dac 寄存器 的輸出隨它的輸入而變化，這是相當于 dac 寄存器打開，并開始進行 d/a 轉換。當 wr2 變為高電

44、平 后，le2 出現負跳變，將輸入寄存器中的數據鎖存在 dac 寄存器中，這是相當于 dac 寄存器關閉。 iout1 ：dac 轉換的電流輸出端 1，其值與寄存器的內容有關，dac 寄存器的內容全 1 時，iout1 最 大；全為 0 時，iout1 最小。 圖 16 dac0832 引腳功能圖 iout2 ：電流輸出端 2 。iout2 等于常數減去 iout1，即 iout2+ iout1=常數。 rfb ：反饋電阻。 設計中該模塊除了使用到 dac0832 外還使用到 lf353 lf353 簡介： 圖 17 lf353 引腳圖 圖 18 lf353 內部引腳圖 4.6 液晶顯示 本系

45、統采用圖形漢字兩用液晶lcd12864 作為顯示工具對實驗結果進行輸出顯示。 lcd 液晶顯示器有以下顯著特點： 工作電壓低，功耗小 平板型結構：安裝時占用體積小，減小了設備體積。 被動顯示：液晶不是靠自身發光。 顯示信息量大：lcd 的像素可以做得很小，相同面積上可容納更多信息。 易于彩色化。 沒有電磁輻射：對身體無污染。 壽命長：lcd 器件本身無老化問題。 lcd 與單片機的連接圖如下： 圖 19 lcd 顯示電路的連接 圖中使用的液晶顯示器為 ampire(128*64)，它與lcd12864 的使用原理相似。 液晶顯示器 lcd 12864的引腳及其功能如下表所示： 表 3 lcd1

46、2864 的引腳功能 引腳名稱方向說明引腳名稱方向說明 1vss-gnd(ov)11db4i/o 數據 4 2vdd- 提供+5v 電壓 12db5i/o 數據 5 3vo- 給 lcd 提供電壓 (懸空) 13db6i/o 數據 6 4rs(cs)ih:data l:insruction 14db7i/o 數據 7 5r/w(std)i h：讀； l:寫 15psbih: parallel mode l: serial mode 6e(sclk)i 使能端，高電平 有效 16nc- 空腳 7db0i/o 數據 0 17/rsti 復位信號，低電 平有效 8db1i/o 數據 1 18nc-

47、空腳 9db2i/o 數據 2 19leda- 背光源正極 （+5v） 10db3i/o 數據 3 20ledk- 背光源負極 （0v） 5 結束語 本系統采用繼電器開關控制的多路采樣電路，對各項數據準確、實時檢測。 在單片機的聯系下，各 功能模塊起到相應的作用，綜合實現對三極管特性參數的測量。本系統的軟件設計思路和硬件的思路類 似，也是根據模塊化的思想，軟件部分每一模塊都能實現某一功能，而且能應用到其他程序中去。 同時這次畢業設計給我很大的體會：畢業設計是我們在本科學習中的最后一項學習，也是對我們大 學四年所學知識的掌握程度的一種檢測，同時也是對個人興趣培養的一種的展現，更是師生之間密切聯

48、系的一個橋梁。通過畢業設計，我悟出了很多道理：本測試系統就像一個組織一樣，單片機是組織的領 導，各模塊各司其職，只有在領導的合理協調下組織才能正常的運營。我們做任何事都要認真對待，要 在小事中積累經驗，勤于反思和總結，只有我們認真和較好地完成每一個小事才有資格去做要求更高的 事，比如說焊接雖然看起來是比較簡單的工作，但是如果不用心去對待就會出現虛焊、焊錯等錯誤，這 些都會給以后的實驗調試帶來很大的麻煩，影響工作效率；同時，我還體會到，工作上的很多事不能僅 僅靠一個人的力量，有些事在團體的配合下能夠更高效的完成，團結協作的力量是不容小視的，我們要 學會與人溝通合作，這樣我們才能在以后的工作中無往

49、不勝，比如說我們遇到棘手的問題時，我們反復 思考不能解決時不妨去向有經驗的人請教，這樣我們就能更加方便、更有效的獲得解決問題的方法和思 路。最后，我認識到發生錯誤不是件壞事，因為失敗是成功之母，當我們出現錯誤時不能逃避錯誤，而 是應該努力的思考和尋找出現錯誤的原因，然后分析和一步一步解決它，經驗總是在解決錯誤問題的基 礎上積累起來的。總之，這次畢業設計不僅是對我們畢業前的一次檢閱，還是我們自我學習，自我管理， 自我教育的良好平臺，為我們真正步入社會打下了良好的基礎。 參考文獻： 1朱華貴，基于 51 單片機的三極管特性參數測試系統的設計.重慶工業高等專科學校學報， 2004， （12）：10-

50、12 2馬志兵基于 51 單片機的簡易晶體管輸出特性圖示儀原理與設計 i-j電子元器件應用，2006，(5)： 93-9 3 鄒應全.51 系列單片機原理與實驗教程.西安電子科技大學出版社.2007.12 4 陳艷燕，楊小鋒. 基于單片機的晶體管特性曲線圖示儀j.儀器儀表學報， 2005，8（26）：464-465. 5張銀勝，單慧琳.基于 51 單片機的晶體管特性測試系統的設計.電子測量技術，2009,1（32）:92-107 6高衛東，辛友順，韓彥征.51 單片機原理與實踐.北京航空航天大學出版社 2008,1 7smith m,john s.application specific in

51、tegrated circuits.addison wesleyr.geneva:who,1998. 致謝：感謝我的指導老師張宏群在我做畢業設計期間給予的悉心指導和熱心幫助，她高尚的德行和嚴謹 的治學風格讓人肅然起敬，張老師樂于幫助有困難的學生，對于學生的請教，她都能認真耐心的給予講 解和啟發。同時，我還要感謝我身邊的同學們，在這次畢業設計中，他們給予了我很大的幫助，在我遇 到問題是，他們都給予了建議和方法，使我在設計時的阻力變小了，這四年下來培養的同學之情讓我很 感動。最后還要感謝評審老師們在百忙中抽空評閱我的畢業論文。 design of the transistor characteri

52、stic test system based on 51mc liqing department of electronic information engineering,nanjing university of information science mcu; framework; advantages 附錄 1：元件清單 元件名稱元件個數元件名稱元件個數 at89s521 12mhz 晶振 1 adc08091 繼電器 12 dac08321 4148（穩壓二極管） 11 lcd128641 電解電容 1 74ls3731 排阻 2 74ls741bjt 若干 ina1261butto

53、n 若干 op073 瓷片電容104pf,30pf 各 2 個 lf3532 電阻（500） 1 cd40692 電阻（75） 1 cd40011 電阻（1m） 1 附錄 2：源程序 /*主程序*/ #include reg52.h #include absacc.h #include stdio.h #include sublcd.h #include 7289sub.h #define adc08090 xbyte0 xf1ff #define adc08091 xbyte0 xf3ff #define dac xbyte0 xefff #define uchar unsigned cha

54、r #define uint unsigned int sbit p11=p11; sbit p31=p31; sbit p32=p32; sbit p33=p33; sbit p34=p34; sbit p35=p35; float xdata ub110; float xdata ur110; float xdata b,acb; float xdata iceo; uint uceo1; float xdata ub,ur,ib,ic,ib1,ic1; uchar xdata tab6416; uchar xdata rvbedisp100; uchar xdata ribdisp100

55、; uchar xdata ic0disp100; uchar xdata uce0disp100; uchar xdata ic1disp100; uchar xdata uce1disp100; uchar xdata ic2disp100; uchar xdata uce2disp100; uchar xdata ic3disp100; uchar xdata uce3disp100; uchar ub_data,ur_data; uchar npn_flag=1; uchar pnp_flag=0; float yes; main() uchar adc(uchar com); uch

56、ar vd(float v); bit error(void); void reset (void); void point(uchar xi,uchar yi); void draw_c(void); void draw_r(void); void uceo(void); void chanshu(void); void load(void); uchar vd(float v); void send(void); uchar symbol; uchar curl_cflag=0; uchar curl_rflag=0; uchar uceo_flag=0; uchar start_flag

57、=0; uchar base_flag=0; e=0; scon=0 x50; tmod=0 x21; pcon=0 x80; tl1=0 xf3; th1=0 xf3; tr1=1; ti=0; /ea=1; ex1=1; it1=1; dac=vd(0); initial(); set_start_position(1,3); display_string(歡迎使用); set_start_position(2,1); display_string(三極管參數測試儀); set_start_position(3,1); display_string(請選擇三極管類型); set_start

58、_position(4,2); display_string(npn or pnp); while(1) if(key=0) cs=0; delay(10); display(0 x15); delay(10); symbol=read_key(); cs=1; delay(80);/讀鍵值 switch(symbol) case 15: reset(); break; case 0: base_flag=1; break; case 1: curl_cflag=1; initial(); load(); break; case 2: curl_rflag=1; initial(); load

59、(); case 3: uceo_flag=1; initial(); load(); break; case 4: npn_flag=1; pnp_flag=0; initial(); set_start_position(1,3); display_string(歡迎使用); set_start_position(2,1); display_string(三極管參數測試儀); set_start_position(3,3); display_string(三極管類型); set_start_position(4,4); display_string(npn); break; case 5:

60、 npn_flag=0; pnp_flag=1; initial(); set_start_position(1,3); display_string(歡迎使用); set_start_position(2,1); display_string(三極管參數測試儀); set_start_position(3,3); display_string(三極管類型); set_start_position(4,4); display_string(pnp); break; case 7: send(); break; while(key=0); if(base_flag=1) chanshu(); b