开题报告-小功率三极管测试仪的设计制作.doc

编号： 毕业设计开题报告题 目： 小功率三极管测试仪的 设计制作 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2016年03月01日1毕业设计的主要内容、重点和难点等研究内容在科研实验室中，面对种类繁多，功能各异的晶体管。研究人员需要用专业的仪器检测其特性参数，根据检测结果筛选使用。晶体管的特性参数是设计人员筛选使用晶体管的依据，只有跟据实际需要，选择适当器件进行电路设计才能满足应用要求，传统的晶体管测试技术成熟、价格便宜，但测试精度不高，国外产品功能强大，精度高，但价格昂贵。本课题针对实验室科研要求，研制一种价格适中，操作简便、测试精度高、有较强实用性的小功率三极管测试仪。使它具有测量晶体管的直流放大系数、交流放大系数和输出特性曲线的功能同时可自动识别三极管的类型及管脚。本课题的研究主要有一下几个方面：（1） 研究三极管测试技术的发展和现状；（2） 研究三极管基本测试技术和原理；（3） 研究三极管类型和管脚的自动测试；（4） 研究三极管放大电流倍数的测试、漏电流的测试；（5） 研究小功率三极管测试仪的设计和制作。研究重点及难点重点：（1）小功率三极管测试仪系统的硬件测试，使基本硬件电路能自动判别三极管的三个管脚及其他基本参数；（2）选择合适的芯片、电阻、电容等元器件，并设计出相关电路原理图；（3）正确设计出系统的测量程序，精确的满足测量要求，并设计出操作简单、界面直观简洁的人机界面。难点：（1）如何设计三极管基极和集电极电压的采样电路，使之能够符合单片机采集数据的要求同时满足测量参数的需求；（2）如何设计一个性能稳定的可根据需要提供多种恒流值的恒流电路；（3）如何合理的设计出单片机程序，使之能自动测出三极管类型及管脚并测量出其他基本参数。2准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等）研究概况及发展趋势（1）三极管测试仪研究概况3-5三极管能够放大信号，并且具有较好的功率控制、工作速度快、持久力强等特点，故三极管常被用来构成放大电路，开关电路，以及各种电气设备，广泛的应用于电子、机械等领域。因此三极管的参数的测量在实际的工作中十分必要。按晶体管的结构分类，晶体三极管可以分为NPN型和PNP型，而在我们使用三极管之前，了解三极管的类型和三极管的放大系数等基本参数是非常必要的。现在市场上的测量晶体管参数的仪器种类繁杂，其功能也因测试的参数不同而千差万别，较为普遍的是测量三极管的放大系数，还有很多三极管参数测量仪可以测量反向击穿电压、反向饱和电流、晶体管的输入输出特性曲线、延迟时间、晶体管开启时间、存贮时间等多种参数，最为常用的就是用数字万用表测量三极管的直流放大系数。现在市场上的三极管测量仪虽然功能强大、操作方便、精度高，但是体积较大、价格也相对昂贵。随着半导体器件越来越大规模集成化，复杂化，其形式也更多样化，用途也越来越广泛，半导体器件奠定了现代电子技术的基础而作为半导体器件基础组成部分的三极管，它的正确使用是设计人员应重视的问题。（2）国内的发展趋势8-9自50年代起，电子器件出现了重大的突破，电子工业由电子电子管时代迈向晶体管时代，这是一次质的飞跃。随着晶体管的出现，测试其参数的测试仪也相应而生，并随着晶体管的发展而发展。传统的晶体管特性测试仪一般也称为图示仪，晶体管图示仪经经历了全电子管式，全晶体管式，与集成电路混合式几个发展阶段，1964年，我国第一台电子管式图示仪JT1型问世。70年代初，上海无线电二十一长厂试制了QT2型晶体管式图示仪，满足了半导体器件飞速发展的需要，80年代，一XJ4810型为主要代表的晶体管与集成电路混合式的晶体换特型测试仪出现。随着科技的发展和需求的提升，嵌入式技术，液晶显示，接口扩展的引入，以及测试电路的不断优化，使晶体管的特性测试仪向着集成化、智能化，高精度、多功能方向不断发展，因而形成了一些显著特点是：集成信源是全合成花的信号源，即使在扫描是亦可保证其稳定性和精度；内置矢量精度增强措施，对显示提供优良的误差修正精度；测试速度极快，智能化操作简便。随着科学技术的发展和三极管的广泛应用，晶体管测试仪体积趋于小型化，便于携带；功能趋于全面，测试范围广；测试精度高。但是这样的产品会增加相应的成本，如何降低成本并且测试指定的参数成为今后三极管测试仪发展的趋势。主要参考文献1 谭浩强 .C语言设计教程M. 北京：清华大学出版社，2007.2 李升.单片机原理与接口技术 M 北京：北京大学出版社,2011.08.3 杨素行.模拟电子技术基础简明教程M. 北京：高等教育出版社，1989.4 王连娣.模拟电子技术基础实验M 长沙市：湖南科学技术出版社,1994.5 康华光.电子技术基础（模拟部分）M.北京：高等教育出版社，2005.6 任致程.万用表测试电工电子元器件300例M 北京市：机械工业出版社,2003.7 陈永甫.多功能集成电路555经典应用实例M北京市：电子工业出版社,2008.8 陈艳燕，杨小锋.基于单片机的晶体管特性曲线图示仪J.仪器仪表学报，2005，08（26）:464-465.9 熊开封，田俊武.三极管类型、管脚及材料的理论判断方法J.西南科技大学高教研究，2010,03（09）:19-24.10 Atmel Corporation 8-bit AVR with 8k byte In-System Programmable Flsah-ATmega8(L).ManualS.2486Z-AVR-02/11,2011.11 Atmel Corporation Atmel AVR121:Enhancing ADC resolution by oversampling. ApplicationS.现有设备和实验条件个人计算机、示波器、直流稳压电源、数字万用表、开放实验室3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料实施方案本课题有三个主要问题需要解决，分别是系统整体设计、系统误差规避、系统程序和系统实物设计制作。其中，系统整体设计可以通过查阅相关资料和借鉴工业成品来解决；系统误差规避主要通过所学知识和查阅相关资料吸取总结已有经验，提高制作工艺规避系统误差和偶然误差来实现；软件程序的设计和实物的制作与调试可以根据所学知识进行，对于该过程中所遇到的问题可以通过查阅相关资料，和同学讨论，询问指导老师，到实验室进行试验等手段解决。具体如下：(1)硬件设计控制模块： AT89C2051片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机数据存储器（RAM），片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。模拟部分：主要在于恒流电路的设计，它是该系统设计的重点之一。在整个系统的工作过程中，都需要提供一个相对恒定的基极电流，因为精确程度直接影响到测量参数的精确与否，决定了测试的成败。自己制作可调恒流源，这样可以根据设计需要提供多种恒流值，且成低，易于实现。数字模块：该模块主要包括产生扫描电压电路、AD/DA转换电路，其中用C51产生扫描电压的产生电路是重点之一，其波形的选择很重要，现拟采用锯齿波作扫描电压。管脚自动测试部分：由单片机将二进制码分别送至三极管的各引脚，不同的引脚上将有不同方向的电流，此时由电流方向检测电路进行检测，将检测到的信号放大后经反相电路送回单片机，该信号与单片机预先写入的数据进行对比，当满足相应的条件时有发光二极管显示相对应的三极管类型和管脚。显示部分：该模块主要包括用发光二极管来判别三极管类型和管脚、用液晶显示三极管的基本参数等。系统组成如图1所示：采样电路控制模块AT89C2051恒流电路三极管电路方向检测电路检测信号放大电路反相电路显示模块键 盘图1 系统组成（2）软件设计：程序设计模块化，可实现数据采集、参数计算、数据、图形显示等功能。液晶显示部分采用液晶分屏显示基本参数、输入曲线、输出曲线等。在输入输出曲线模块中，程序将AD采样得到的数据进行处理后，再一次性写入液晶的DDRAM和GDRAM进行显示。程序同时加入了软件复位功能，通过按键返回开机画面，程序进行重新检测。自动测试三极管管脚部分由于常用的中小功率三极管中NPN的三极管管脚排列顺序一般有EBC/ECB/BCE 三种，而PNP的只有EBC一种。所以总体编写思想是在各种不同管脚排列顺序的三极管三个管脚上加上不同电压，测试其电流情况并将其转化为二进制码。将这些二进制码写入单片机，外部输入的数据与单片机内部的二进制码进行比较，如果读入数据与内部事先写入的某个数据相等，则所测的三极管的管型和管脚就为该数据所对应的管型和管脚，然后用对应的发光二极管点亮出对应的管型和管脚。本系统软件主程序图如图2所示：开始显示初始化，显示开机画面有键按下F11F2F3F4F5测基本参数输入曲线输出曲线判断三极管管脚发送数据判断键盘指令图2 程序框图进度实施计划第一阶段（2月10日至3月1日）：复习电子技术基础、单片机原理及其应用等相关课程，阅读专业外文文献。第二阶段（3月1日至3月6日）：查找资料，思考方案，撰写开题报告，画出原理框架图，提交硬件原理草图一份。第三阶段（3月7日至3月13日）：方案论证，英文翻译撰写。第四阶段（3月14日至4月1日）：硬件设计布局，器件选型，进行各电路调试。第五阶段（4月2日至5月1日）：软件编程并与硬件进行联调，调试整体电路板。第六阶段（5月1日至5月16日）：查阅、总结相关资料，撰写设计说明书。第七阶段（5月16日至5月25日）：进一步修改毕设说明书。第八阶段（5月25日至5月30日）：整理所有毕业设计相关资料，提交资料。预期提交的毕业设计资料1、撰写两万字以上的毕业设计说明书（兼附15篇以上的参考文献）；在毕业设计说明书中应包括300500个单词的英文摘