三极管特性参数测试系统毕业论文

1、 毕业论文毕业论文(设计设计) 题题 目目 基于 51 单片机的三极管特性参数测试系统 毕业论文（设计）原创性声明毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的本人所呈交的毕业论毕业论文（文（设计设计）是我在）是我在导师导师的指的指导导下下进进行的研究工作及取行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除文中已得的研究成果。据我所知，除文中已经经注明引用的内容外，本注明引用的内容外，本论论文（文（设计设计）不包含）不包含 其他个人已其他个人已经发经发表或撰写表或撰写过过的研究成果。的研究成果。对对本本论论文（文（设计设计）的研究做出重要）的研究做出重要贡贡献献 的个人和集体，均已在文中作了明确的个人和

2、集体，均已在文中作了明确说说明并表示明并表示谢谢意。意。 作者作者签签名：名： 日期：日期： 毕业论文（设计）授权使用说明毕业论文（设计）授权使用说明 本本论论文（文（设计设计）作者完全了解）作者完全了解*学院有关保留、使用学院有关保留、使用毕业论毕业论文（文（设计设计）的）的规规定，定， 学校有学校有权权保留保留论论文（文（设计设计）并向相关部）并向相关部门门送交送交论论文（文（设计设计）的）的电电子版和子版和纸质纸质版。有版。有 权权将将论论文（文（设计设计）用于非）用于非赢赢利目的的少量复制并允利目的的少量复制并允许论许论文（文（设计设计） ）进进入学校入学校图书馆图书馆 被被查阅查阅。

3、学校可以公布。学校可以公布论论文（文（设计设计）的全部或部分内容。保密的）的全部或部分内容。保密的论论文（文（设计设计）在解密）在解密 后适用本后适用本规规定。定。 作者作者签签名：名： 指指导导教教师签师签名：名： 日期：日期： 日期：日期： 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300 字左右） 、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于

4、1 万字（不包括图纸、程序清单等） ，文科类论文 正文字数不少于 1.2 万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标 准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用 a4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附

5、件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它 目 录 引言 .3 1.本测试系统的实现功能和设计要求 .3 1.1 系统功能 .3 12 设计要求 .4 2.系统设计框图及原理 .4 2.1 系统框图 .4 2.2 本测试系统的工作原理 .4 3.设计方案的选择 .5 3.1 电压采样电路设计方案的选择 .5 3.2 反向击穿电压测量电路 .5 3.3 反向饱和电流测量电路 .6 3.4 三极管共发射极输入、输出特性曲线测量的方案 .6 3.4.1 测量输入特性曲线： .6 3.4.2 测量输出特性曲线： .7 3.5 测量结果显示放案 .8 4.各功能模块的硬件电

6、路的工作原理及相关参数选取 .8 4.1 单片机最小系统 .8 4.2 电压采样电路的设计及放大系数的计算 .10 4.2.1 基极、集电极采样电路 .10 4.2.2 测三极管的的放大系数.12 4.3 a/d 转换输出电路： .13 4.3.1 adc0809 在实验系统中的电路.13 4.3.2 与 adc0809 相连的电路 .16 4.4 设计中使用的倍压电路 .17 4.5 da 双极性电压输出电路 .19 4.6 液晶显示 .21 5 结束语 .23 参考文献： .23 附录 1：元件清单.26 附录 2：源程序.26 基于基于 5151 单片机的三极管特性参数测试系统的设计单片

7、机的三极管特性参数测试系统的设计 李青 南京信息工程大学电子信息工程系，南京 210044 摘要：摘要：本文介绍一种三极管特性参数测试系统的简单方法，该系统是基于 51 单片机的，该测试系统能测试几种数据，整个系 统采用模块化设计，能较精确的对晶体管交直流放大特性参数、输入输出特性曲线、反向击穿电压和反向饱和电流进行测 量。由于应用本系统可以较精确的测量出晶体管（三极管）的特性，所以对于三极管的特性参数的研究有一定的理论支持和实 际意义。本系统具有许多优点，它在抗干扰能力、性价比和功耗等方面相比于其他一些系统有一定的优势。 关关键键字字：三极管；单片机；模块化；优点 引言 三极管是一种很常见的

8、电子元器件，它虽然体积较小，结构简单，但是往往在电子线路中起到很大 的作用，三极管的好坏和特性参数能对电路产生很大的影响，甚至直接影响电路的功能。目前有很多方 法测试晶体三极管，同时用于测量晶体三极管的各种图示仪有很多，它们大多用于测量或者观察三极管 的各种输入、输出等特性，这些图示仪有良好的性能和较高的精度，但是这些仪器的性价比和实用性不 强，主要原因是因为这些仪器的电路制作比较麻烦，性价比不高。而另外一些采用数字电路制作晶体管 特性图示仪，由于测量精度较低，且一般只能测量输出特性，所以其应用也不是很广。本课题设计的三 极管特性参数测试系统制作相对比较简单方便且实用，主要用一些集成芯片组成，

9、本测试系统的设计以 at89s52 单片机为整个设计模块的基础，同时还使用了 adc0809 和其他的一些重要集成芯片组成各功能 模块,这些模块是本系统设计的必要组成部分，它们结合在一起构成的系统能对三极管的各项特性参数进 行较为准确的测量，能基本满足设计要求。本系统对三极管的特性参数数据的显示是通过 lcd 显示出来 的，这些参数是由单片机最小系统、a/d 转换电路、d/a 转换电路和采样电路等模块综合实现得来的，然 后由单片机处理后送到显示电路显示。 1.本测试系统的实现功能和设计要求 1.1 系统功能 本系统能测试出小功率晶体三极管（bjt）的一些特性参数，包括输入输出特性曲线、交直流放

10、大系数、 反向击穿电压和反向饱和电流。 12 设计要求 （1）在ib0，10a，20a，30a，uce= 012v 条件下，显示出三极管共射极接法输出 特性曲线。 （2）在|ib|10a,| uce|10v 条件下，能测出三极管的直流电流放大系数 ，并用数字显示。测量 范围 50300；当|ib|由 10a 变化到 20a，| uce|保持不变，能测出三极管的交流放大系数 ，并用数 字显示。 （3）在| uce|=10v 的条件下，测量三极管的集电极发射极反向饱和电流 iceo=1ma，用数字显示，测量 范围 0.1a100a，测量误差10%。 （4）测量三极管的集电极发射极间的反向击穿电压，

11、并用数字显示；测试条件 ic=1ma，测量 ceobr v )( 范围 20v60v，测量误差5%。 （5）具有三极管管脚插错、损坏指示报警功能。 2.系统设计框图及原理 2.1 系统框图 采样电路 adc0809单片机lcd 显示 三极管dac0832 数控电源 i/o 电平控制 图 1 本设计的系统框图 2.2 本测试系统的工作原理 本系统在测量三极管的特性参数时需要得到的测量数据是三极管的基极、集电极上的数据（即电压 电流数据） ，本测试系统的核心部分是单片机最小系统，它在设计中起到了中枢的作用，它连接了 a/d、d/a 转换电路等重要的功能模块，协调各功能模块的工作，有效的实现了发送数

12、据控制电路和接受 处理数据。将待测三极管连接到采样电路中，采样电路将采集到的三极管的基极、集电极数据（模拟量） 送到 adc0809 中，adc0809 将收集到的模拟量转为数字量送入到单片机中处理，单片机在 c 程序的驱动下 控制 dac0832 输出的电压值，为待测三极管供电，即起到数控电压源和数控电流源的作用。单片机通过 p3 口的电平控制采样电路中的 bjt 的基极电流的产生与断开，从而控制与集电极相连的继电器，当 p3 口 输出高电平时，由于 bjt 的发射极与地相连，所以有基极电流产生，继电器中也有电流通过，此时继电 器由常开触点切换到常闭触点；若单片机输出的是低电平，则没有基极电

13、流产生，继电器中没有电流， 继电器保持在常开触点上。通过对继电器的工作状态的改变来改变采样电路的采集数据的工作状态。同 时，采集电路中还通过开关的开合来改变采样电路的工作状态。最后，单片机将采集到的数据处理后送 到 lcd 液晶中显示出来。 3.设计方案的选择 3.1 电压采样电路设计方案的选择 电压采样电路主要有以下三种方案： （1）在发射极串电阻，直接测量发射极电流 ice。这种方案有其优点，即由于电阻两端对地电压较 低，所以便于对其进行放大检测。但这种方法也有一定的缺点和不足，即由于发射极串接的电阻导致基 极电位的确定比较困难，所以很难选择合适的基极电阻，同时造成 uce 的确定也会带来

14、一定的困难。 （2）直接测量基极和集电极电阻两端电压。该方法有比较简易的优点，但是该方法也有其缺点，即 使用该方法的电路较为复杂，往往需要在电路中使用多个运算放大器，而且使用该方法测量的精确度不 高，所以在需要得到比较精确的测量数据时不宜使用这种方法。 （3）分别对三极管的基极电压和集电极电阻两端电压进行采样。所使用的电路为两路数据采集电路。 若所测量的三极管为 npn 型，则设计方案采用经过普通运放组成的同向比例放大电路使基极电压进行放 大。然后将采集的数据送到 a/d 转换器中处理。而对集电极电阻两端的电压进行采样时，使用 ina126 进 行放大处理。若所测三极管为 pnp 型管，采样时

15、将电压经过反向比例电路转换成正电压以满足 adc0809 采样的需要。 经比较发现，显然方案三的电路结构较简单，测量精度较高，故设计采用方案（3） 3.2 反向击穿电压测量电路 反向击穿电压测量电路的关键主要是获得可调电压源，从而实现 0 100v 电压的连续输出，该电路有两 种设计思路： （1）可调电压源主要由变压器、三端稳压器等组成的电路提供，其功能是实现 0 100v 电压的连 续输出。采用这种方案输出电压虽然比较简单可操作性强，但是这种方法很难检测出产生高压的情况， 所以容易使产生的大电流对电路造成损坏，考虑以上情况的存在，这种方法不宜使用。 (2)使用 d/a 芯片 dac0832，

16、将其输出经倍压电路（由 coms 和与非门组成）后得到可调高压。通过 da 控制逐步增大加在三极管集电极的电压，同时对集电极电流实时检测，当检测到电流发生突变时，记 录下此时的 da 输出电压值。根据加压倍数（与倍压电路有关，几倍压就放大几倍）即可得到 uceo。相比 于前一种方法，这种方法更控制容易，而且便于检测电压。且采用的倍压电路具有输出电流小的特点， 这样使得即使实验中出现操作不当的行为也不易对电路造成损坏。由比较可知，采用第二种思路更加安 全可行。 3.3 反向饱和电流测量电路 在测量反向饱和电流时，因为三极管的反向饱和电流很小，所以在测量时会导致较大的测量误差。 在实际测量时，为了

17、能较准确的测量出其电流值，减小测量误差，可以通过测量电压值来测量电流，所 以在设计中要将阻值较大的电阻连接到集电极电路中。不妨使用阻值为 1m 的大电阻。在测量时电阻的 切换是用继电器实现的。 3.4 三极管共发射极输入、输出特性曲线测量的方案 3.4.1 测量输入特性曲线： 输入特性曲线：输入特性曲线描述的是三极管的基极电流随发射结压降变化关系的曲线。即满足 函数 ib=f(ube) uce=常数。当 uce=0 时，即集电极与发射极之间的电压值为零，相当于集电极与 发射极短路，等效为发射结与集电结之间处于并联状态。 当自变量 uce增大时，输入特性曲线向右移动。当 uce大于 1v 时，曲

18、线基本不变了。设计中采用固定 uce=10v。 输入特性曲线如下图所示： 由图 2 可知，当电压 uce增大时，曲线右移了。 图 2 晶体管的输入特性曲线 由于发射极接地，所以 uceuc，因此测量时固定 uc=12v，通过数控电压源（由dac0832 作用） 以一定步长增大基极电压（同理，由于发射极接地，故 ubeub） ，每增大一次电压后采集一次电流 ib， 送入内存中。单片机将采集到的各组数据处理后，将各组数据用坐标形式确定其位置，在 lcd 上显示出 曲线的形状。 3.4.2 测量输出特性曲线： 输出特性曲线：输出特性曲线描述基极电流 ib为一常量时，集电极电流 ic 与管压降 uce

19、 之间的函 数关系，即 ic=f(uce) ib=常数 。 图 3 输出特性曲线 对于每一个确定的 ib，都有一条曲线，所以输出特性是一簇曲线，如图所示。对于某一条曲线，当 uce 从零逐渐增大时，集电结电场随之增强，因而 ic 也就逐渐增大，收集能力已不能明显提高，表现为 曲线几乎平行于横轴，即 ic几乎仅仅决定于 ib。 从输出特性曲线可以看出，晶体管有三个工作区域： ic 截止区：其特征是发射结电压小于开启电压且集电结反向偏置。对于共射电路，ubeuon 且 uce ube 。 此时 ib=0，而 iciceo 。小功率硅管的 iceo 在 1a 以下，锗管的 iceo 在小于几十微安。

20、因此在近似分 析中可以认为晶体管截止时的 ic0 。 放大区：其特征是发射结正向偏置（ube 大于发射结开启电压 uon）且集电结反向偏置。对于共射电路， ubeuon 且 uceube 。此时，ic几乎仅仅决定于 ib，而与 uce无关，表现出对的控制作用， ic=ib，ic=ib 。在理想情况下，当 ib按等差变化时，输出特性是一簇横轴的等距离平行线。 饱和区：其特征是发射结与集电结均处于正向偏量。对于共射电路，ubeuon 且 uceube 。此时 ic不仅与 ib有关，而且明显随 uce增大而增大，ic小于ib 。在实际电路中，若晶体管的 ube 增大时，ib随之增大， 但 ic增大的

21、不多或基本不变，则说明晶体管进入饱和区。对于小功率管，可以认为当，uce=ube，即 ucb=0v 时，晶体管处于临界状态，即临界饱和或临界放大状态。 按设计要求分别在ib=0、10a、20a、30a 时描绘出基极电流ic随集电极电压 uc变化的曲线 图（由于发射极接地，所以 uceuc） 。因为 ib=urb/rb,而 urb=u-ube，而设计中采用的 bjt 为晶体硅， 所以 ube 的导通值在 0.6v0.8v 之间，不妨设 ube =0.65v，所以固定基极电流不变的方法是选通基极电 阻。然后通过 da 输出变化的电压值 uce，每改变一次电压后采集一次相应的集电极电流ic，将数据送

22、进 内存中，单片机将采集到的各组数据处理后，将各组数据用坐标的形式确定其在 lcd 上的显示位置，然 后输出送到 lcd 上显示出来。 3.5 测量结果显示放案 将测量所得的三极管的参数以及输入输出特性曲线通过 lcd 液晶屏显示，设计中使用了开关来切换 显示数据。 4.各功能模块的硬件电路的工作原理及相关参数选取 4.1 单片机最小系统 单片机最小系统是本设计的核心，连接着各功能模块，发送命令和接受处理收集到的数据，单片机 最小系统是由组成单片机应用系统所必需的一些部件和电路构成的，主要有电源、产生时钟的晶体振荡 器，另外还需要有能使单片机复位的电路等。 at89c51 的时钟电路：atc8

23、9c51 单片机内部有一个振荡器，只要单片机的 18、19 引脚外接石英晶体 （简称晶振）和谐振电容，就构成了时钟电路，系统也就具备了正常工作的基本条件，时钟电路就可以 产生时钟脉冲信号。通常谐振电容的值为 30pf，晶振的典型值为 12mhz、24mhz 或 11.0592mhz。 单片机最小系统的图如下： 图 4 单片机最小系统 at89c51(at89s52)：mcs-51 单片机设有 4 个 8 位双向 i/o 端口(p0 、p1 、p2 、p3 )，每一条 i/o 线都能独立地用做输入或输出。p0 口为三态双向口，能驱动 8 个 ttl 电路。p1 、p2 、p3 口为准 双向口(在

24、用做输入线时，口锁存器必须先写入“1” ，故称为准双向口)，负载能力为 4 个 ttl 电路。 设计中使用到 p3 口控制电平的输出，下面简单介绍 p3 口的功能，p3 口为双功能口。作为第一功能 使用时，其功能同 p1 口，为普通 i/o 口。当作第二功能使用时，每一个功能定义如下表所示： 表 1 p3 口的第二功能 端口引脚第二功能 p3.0 rxd（串行输入口） p3.1 txd（串行输出口） p3.2 int0（外部中断 0 输入口） p3.3 int1（外部中断 1 输入口） p3.4 t0（定时器 0 外部输入口） p3.5 t1（定时器 1 外部输入口） p3.6 wr（外部数据

25、存储器写选通信号） p3.7 rd（外部数据存储器读选通信号） 4.2 电压采样电路的设计及放大系数的计算 4.2.1 基极、集电极采样电路 测量三极管的特性参数时，需要测量三极管的基极电流，集电极电流，基极-发射极电压，集电 极-发射极电压，这些数据的得到需要由单片机控制或是由采样采集后送到 a/d 转换器中处理，采 样电路如下图所示： 图 5 基极、集电极采样电路 （1）采样电路中电阻值的选择。 基极电阻的选择：根据设计要求，在测量输出特性曲线时，要求 ib=0，10a，20a，30a时描绘出三极管的共射时的输出特性曲线，由于是共射电路，所以发 射极接地，在测放大倍数和输出曲线时，保持基极

26、电压为+5v（npn 时为+5v，pnp 时为-5v）不变。因为 硅型三极管的基极-发射极的导通电压在 0.6v0.8v 之间，不妨设 ube =0.65v，可计算出三种情况下的基 极电阻分别为： 1 (50.65) 435 10 v rk a 2 (50.65) 218 20 v rk a 3 (50.65) 145 30 v rk a 在实际选取时，这三个电阻的匹配很难准确达到，所以可以调节电位器达到规定的电阻值，然后连接到 电路中。用继电器来实现基极电阻之间的切换。 集电极电阻的选择：集电极电阻的选择需要根据送入到 adc0809 的电压值来确定，由于集电极 电流的值一般在1ma10ma

27、 之间，集电极两端的电压还要经过一个仪表放大器放大 5 倍后送到 adc0809 中，adc0809 接受的电压范围应在 05v 之间，所以可以在集电极上接一个阻值为 75 的电 阻，然后对它两端的电压进行检测。同时在集电极上再接入一个阻值为 500 的电阻起分压的作用，保 证测量放大倍数时 uce 10v。 （2）采样功能的实现过程 对于基极采样电路，如图 3 中每个继电器一端接+12v 电压，一端接一个 bjt 的集电极，每个 bjt 的基极串联一个 47k 的电阻然后连到单片机上，由单片机的一个 i/o 口控制。当单片机的 i/o 口输出高 电平时，bjt 的基极得电导通，继电器就闭合。

28、p3.1继电器 8， p3.2继电器 7，p3.3继电器 3，p3.4 继电器 5， p3.5继电器 4。在这里继电器起到“自动开关”的作用，继电器实际上是用较小的电流 去控制较大电流的一种电子控制器件，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。若单片机 的输出端 p3 口给采样电路提供的是高电平时 pn 结导通，有基极电流产生，继电器中有电流通过，此时 继电器由常开触点切换到常闭触点；若单片机输出的是低电平，则没有基极电流产生，继电器中没有电 流，继电器保持在常开触点上。 在|ib|10a,| uce|10v 条件下，继电器 1 的两个开关分别接在+12v 和+5v（如果被测三极管是

29、pnp 型接-5 v 和-12v） 。继电器 3 的开关闭合在接电源的一侧。为产生所需电流|ib|10a，继电器 8 的两个开关分别接在电阻 r1 和 r3 侧。继电器 7 的开关接在 1侧。由模拟数字转换芯片 adc0809 读取三 极管基极电压 ub。由于电路末端接5v 电压。则电路两端的电压是 urb =|5-ub|易得基极电流 ib的表达 式 ：ib=urb/ rb=|5-ub|/ rb 对于集电极采样电路，如图 3，在同样的条件下，电路中继电器 4 的开关接在电阻 r5 侧，继电器 5 的开关接在电源12v 一侧。由专用仪表放大器 ina126 负责直接读取集电极电阻两端的电压 ur

30、c，经过 放大 5 倍后经 adc0809 转换后送给单片机。ina126 是一种低电压，微功耗的放大器。ina126 对采样电路 的输入信号影响很小。 ina126 的引脚图及其引脚功能： 图 6 ina126 引脚图 1 脚、8 脚: rg ,增益设置端,一般接入精密电阻 3 脚、2 脚 : in + 、in - , 差分正负输入端 , 一般输入传感器信号 ; 7 脚、4 脚 : v + 、v - ,正负电源输入端 , 一般各自与地接入 0. 1f 的去耦电容 ; 5 脚 : ref , 参考输入端 , 通常接地 , 也可通过其调整失调电压。 6 脚 : vo ,放大器输出端。 ina12

31、6 的性能特点 静态电流小 ,小于 175a ; 电源范围宽 , 1. 35 18v ; 失调电压低 ,小于 250v ; 漂移低 ,小于 3v / ; 低噪声 ,典型值 35nv / hz (100k hz 时) ; 频率响应的典型值 200k hz ( g = 5) ; 压摆率的典型值 0. 4v / s (输出 10v ,g = 5) ; 输入阻抗的典型值 109/ 4p f ; 共模抑制比大于 83 db ( 共模电压为11. 25 v 时) 。 4.2.2 测三极管的的放大系数 在测三极管的的放大系数时，继电器的开关打在电阻上。电阻的电阻值是 75 ，易得集电极 5 r 5 r 的电

32、流表达式：ic=urc/75。根据三极管直流电流放大系数的定义式可以算出： cceoc bb iii ii 一般来说， 和 的大小是不一样的， 不是一个固定不变的常数，它是两个变化量之比，其 值的大小与工作点密切相关。但是在恒流特向较好的区域，如果忽略了 iceo,两者的大小是基本相等的。 由于在完成本题中前两个任务时，三极管一直工作在恒流特性较好的区域，可以认为和是相等的。 只要把| ib |从 10a 改变到 20a ， |uce|保持不变，三极管的静态工作点已经发生了改变，此时用 与测直流放大倍数相同的办法就可以测出交流放大系数。也就是说只要使基极电路中的继电器 8 的开关 改变方向，使

33、电阻 r2 接在电路中，电流就会改变到 20a，再用同样的方法测量即可。 4.3 a/d 转换输出电路： a/d 转换器是数据测量系统的核心部件，它把采集的模拟量变换成数字序 列，并读回计算机。在设计中，我们对 a/d 的转换速度、精度和器件成本作了最好的折中，选用了 8 位 a/d 转换器 adc0809。 adc0809 是八位 ad 转换器。每采集一次一般需 100s，ad 转换结束后会自动 产生 eoc 信号。 4.3.1 adc0809 在实验系统中的电路 adc0809 在实验平台中的电路如图所示。adc0809 输入通道的控制是由单片机的 p2.0，p2.1 和 p2.2 完成，

34、跳线 j504 使能 u501 锁存使能。eoc 与单片机的中断 0（int0）相连，当数据转换完成时 eoc 向单 片机发送中断请求，单片机响应中断，读取转换数据（也可采用查询方式） 。adc0809 的 d0d7 与单片机 的 p0 口相连。单片机的 ale 信号经过 74ls74 二分频后，作为 adc0809 的时钟信号。u504 是与非门 cd4001，用于和单片机的 p2.3 产生 ad 的片选和使能信号。p2.3 为低电平时，且当 wr 信号来（为低电平） ，这时送到 ad 转换器的 ale 和 start 引脚为高电平，启动 ad 转换。同样，当 rd 信号来时使能 oe 信号

35、， ad 转换器向总线上发送数据。实验时，对 adc0809 的控制过程是：通过 p2.0，p2.1 和 p2.2 选择模拟量 输入通道；通过 p2.3 和 wr 信号启动 ad 转换；等待转换结束标志 eoc；输出数据使能 oe；读取转换数据。 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 ale 22 addc 23 addb 24 adda 25 in0 2

36、6 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 17 7q 16 8d 18 8q 19 u501 74ls373 p2

37、.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 图 7 ad0809 实验电路图 （1）adc0809 的引脚图及其引脚含义 图 8 adc0809 引脚图 in0in7：8 路模拟通道输入，且输入模拟量信号应为单极性，0+5v，若信号过小还要进行放大。在 转换过程中，模拟量输入的值不能变化过快，因此对变化速度快的模拟量，在输入前要增加采样保持电 路。由 adda，addb，addc 三条线选择。 adda

38、、addb、addc：三位地址输入线，模拟通道选择线，根据地址线的电平来选通 in0in7 中的某一 路。比如 000 时选择 0 通道，111 时选择 7 通道。 d7d0：8 位数字量输出端，可直接与单片机的 p0 口相连。其中第 17 引脚为最低位，第 21 引脚为最 高位。数据线，三态输出，由 oe（输出允许信号）控制输出与否。 oe：数据输出使能端，高电平时允许数据输出。打开三态缓冲器，将转换结果放到 d0d7 上，oe=0, 输出数据线呈高组态，oe=1，才能打开三态输出锁存器。 ale：地址允许锁存，其上升沿将 adda，addb，addc 三条引线的信号锁存，经译码选择对应的模

39、拟通 道。adda，addb，addc 可接单片机的地址线，也可接数据线。adda 接低位线，addc 接高位线。 start：转换启动信号，在模拟通道选通之后，由 start 上的正脉冲启动 a/d 转换过程。转换时间至 少 100us。 eoc（end of conversion）：转换结束信号，在 start 信号之后，a/d 开始转换。当 eoc 输出低电平 时，表示在进行 a/d 转换；当转换结束时，此时转换之后的数据已锁存在输出锁存器之后，eoc 变为高电 平。eoc 可视作被查询的状态信号，亦可用来申请中断。 vref（+） 、vref（-）：参考电压。其典型值 vref（+）=

40、+5v、vref（-）=0v。 clock：adc0809 内部没有自己的时钟电路，clk 引脚就是外部时钟输入端。要求时钟频率不高于 640khz，时钟输入、时钟频率上限为 1280khz。 （2）adc0809 实验电路中，与 adc0809 相连的有地址锁存器 74ls373，它通过单片机的 p2 口控制其输入 端（d）来实现控制输出端（q） ，然后 q 连接 adc0809 来选通 adc0809 的输入通道。 74ls373 的引脚图如下： 图 9 74ls373 引脚图 373 为三态输出的八 d 透明锁存器，其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别)： 型号 tpdpd

41、54s373/74s373 7ns 525mw 54ls373/74ls373 17ns 120mw 引出端符号： d0d7 数据输入端 oe 三态允许控制端（低电平有效） le 锁存允许端。当 le 为高电平时，驱动端随输出端的变化而变化。当 le 为低电平时，d 的 电平锁存不变，保持为原来的状态。 q0q7 输出端 。驱动负载（或总线） ，受 oe 电平的影响。当 oe 为低电平时，逻辑状态正常。 当 oe 为高电平时，q0q7 呈高阻态，这种情况下既不能驱动总线，也不能为总线的负载提供驱动。 真值表： 表 2 74ls373 真值表 dnleoeon hhlh lhll xllq0 x

42、xh 高 阻态 4.3.2 与 adc0809 相连的电路 图 10 与 adc0809 相连的电路 图 10 为与 adc0809 相连接的放大电路。当测量 npn 型三极管时，单片机 p3.2 口控制继电器 3 的开 关，使之与放大器 1a 相连。当测量 pnp 型三极管时，由于基极和集电极电路均施加了负电压，为满足 adc0809 的转换要求，电压信号需经 1：1 反向放大，所以开关应该接在直接与放大器 2a 相连的一侧。该 电路将测量得到的基极电压经过 op07 放大后送到 adc0809 中转换后送到单片机中计算处理送 lcd 显示。 op07 芯片是个双极性运算放大器集成电路，其引

43、脚图如下： 图 11 op07 引脚图 0p07 的引脚功能如下： offset1:调零端 in-: 反向输入端， in+: 正向输入端 vcc-: 接地端 nc: 空脚 out: 输出端 vcc+:接正电源 offset2:调零端 4.4 设计中使用的倍压电路 设计中之所以要使用倍压电路是因为考虑到三极管的反向击穿电压通常比较高，但是系统测量击穿 电压时是用单片机来控制电压产生一定步长的变化，但是单片机最大只能输出 12v 的电压，所以为系统 设计一个倍压电路，该倍压电路由 cmos 与非门组成。倍压电路的设计电路如下： 图 12 10 倍压电路。 cd4069 芯片介绍： 内部结构图如下：

44、 图 13 cd4069 内部引脚图 cd4069 是个集成芯片，内部由六个 cmos 反相器电路组成，此器件主要用作通用反相器。 引脚图 如下： 图 14 cd4069 引脚功能图 其中，引脚 1、3、5、9、11、13 为 1a 6a 数据输入端；引脚 7 为 vdd 接正电源；引脚 14 为 vss 接地；引脚 2、4、6、8、10、12 为 1y 6y 数据输入端。 4.5 da 双极性电压输出电路 该电路使用的核心芯片是 dac0832，d/a 转换是指数字量到模拟量的线性转换，目前大多数 d/a 转换 的输出模拟量均为电流量，要经过一个反相输入的运算放大器转换成模拟电压输出。但这种

45、输出电压是 有极性的，分单极性和双极性两种。下图是一种单缓冲方式的双极性 d/a 转换电压输出接口电路，输出 的双极性电压为5v。wr1 与单片机的 wr 相连，cs 与 p2.7 相连，xfer 和 wr2 接地，dac 寄存器直通， 输入寄存器受控。 图 15 da 双极性电压输出电路 该模块设计中的核心是 d/a 转换芯片 dac0832，dac0832 是 8 位数/模转换器芯片。 dac0832 的外部引脚图如下： dac0832 的引脚功能说明如下： vcc ：逻辑电源输入端。 agnd ：模拟量信号接地端。 dgnd ：数字量信号接地端，在使用时，模拟地始终与数字地相连。 vre

46、f ：基准电源输入端。d0d7 ：该八个引脚是提供给数字信号的输入端，d0 到 d7 是由低到高的。 ile ：控制输入锁存信号的进入，高电平可进入。 cs ：选择输入寄存器的信号，低电平时可进行输入。 wr2 ：写信号 2，即 dac 寄存器的写信号，有效电平为低电平。 wr1 ：写信号 1，是输入寄存器的写信号，有效电平为低电平。 从 di0di7 输入的数字量能否进入输入寄存器要受输入锁存器的锁存信号 le1 控制。该信号的产生 是由 ile、cs、wr1 的逻辑组合决定的。 当 ile 为高电平，且 cs 和 wr1 同时为低电平时，le1 为高电平，输入寄存器的输出随输入变化，这 时

47、相当于输入寄存器打开。当 wr1 变成高电平时，le1 出现负跳变，变为低电平，将输入数据锁存在 输入寄存器中，这时相当于输入寄存器关闭。 xfer ：传送数据的控制信号，有效时的电平为低电平。 同样，从输入寄存器的输出数据能否通过 dac 寄存器，要受 dac 寄存器锁存信号 le2 控制，该信号 由 wr2、xfer 的逻辑组合产生。当 wr2 和 xfer 同时有效时（即同为低电平） ，le2 为 1，dac 寄存器 的输出随它的输入而变化，这是相当于 dac 寄存器打开，并开始进行 d/a 转换。当 wr2 变为高电平 后，le2 出现负跳变，将输入寄存器中的数据锁存在 dac 寄存器

48、中，这是相当于 dac 寄存器关闭。 iout1 ：dac 转换的电流输出端 1，其值与寄存器的内容有关，dac 寄存器的内容全 1 时，iout1 最 大；全为 0 时，iout1 最小。 图 16 dac0832 引脚功能图 iout2 ：电流输出端 2 。iout2 等于常数减去 iout1，即 iout2+ iout1=常数。 rfb ：反馈电阻。 设计中该模块除了使用到 dac0832 外还使用到 lf353 lf353 简介： 图 17 lf353 引脚图 图 18 lf353 内部引脚图 4.6 液晶显示 本系统采用图形汉字两用液晶lcd12864 作为显示工具对实验结果进行输出

49、显示。 lcd 液晶显示器有以下显著特点： 工作电压低，功耗小 平板型结构：安装时占用体积小，减小了设备体积。 被动显示：液晶不是靠自身发光。 显示信息量大：lcd 的像素可以做得很小，相同面积上可容纳更多信息。 易于彩色化。 没有电磁辐射：对身体无污染。 寿命长：lcd 器件本身无老化问题。 lcd 与单片机的连接图如下： 图 19 lcd 显示电路的连接 图中使用的液晶显示器为 ampire(128*64)，它与lcd12864 的使用原理相似。 液晶显示器 lcd 12864的引脚及其功能如下表所示： 表 3 lcd12864 的引脚功能 引脚名称方向说明引脚名称方向说明 1vss-gn

50、d(ov)11db4i/o 数据 4 2vdd- 提供+5v 电压 12db5i/o 数据 5 3vo- 给 lcd 提供电压 (悬空) 13db6i/o 数据 6 4rs(cs)ih:data l:insruction 14db7i/o 数据 7 5r/w(std)i h：读； l:写 15psbih: parallel mode l: serial mode 6e(sclk)i 使能端，高电平 有效 16nc- 空脚 7db0i/o 数据 0 17/rsti 复位信号，低电 平有效 8db1i/o 数据 1 18nc- 空脚 9db2i/o 数据 2 19leda- 背光源正极 （+5v）

51、 10db3i/o 数据 3 20ledk- 背光源负极 （0v） 5 结束语 本系统采用继电器开关控制的多路采样电路，对各项数据准确、实时检测。 在单片机的联系下，各 功能模块起到相应的作用，综合实现对三极管特性参数的测量。本系统的软件设计思路和硬件的思路类 似，也是根据模块化的思想，软件部分每一模块都能实现某一功能，而且能应用到其他程序中去。 同时这次毕业设计给我很大的体会：毕业设计是我们在本科学习中的最后一项学习，也是对我们大 学四年所学知识的掌握程度的一种检测，同时也是对个人兴趣培养的一种的展现，更是师生之间密切联 系的一个桥梁。通过毕业设计，我悟出了很多道理：本测试系统就像一个组织一

52、样，单片机是组织的领 导，各模块各司其职，只有在领导的合理协调下组织才能正常的运营。我们做任何事都要认真对待，要 在小事中积累经验，勤于反思和总结，只有我们认真和较好地完成每一个小事才有资格去做要求更高的 事，比如说焊接虽然看起来是比较简单的工作，但是如果不用心去对待就会出现虚焊、焊错等错误，这 些都会给以后的实验调试带来很大的麻烦，影响工作效率；同时，我还体会到，工作上的很多事不能仅 仅靠一个人的力量，有些事在团体的配合下能够更高效的完成，团结协作的力量是不容小视的，我们要 学会与人沟通合作，这样我们才能在以后的工作中无往不胜，比如说我们遇到棘手的问题时，我们反复 思考不能解决时不妨去向有经

53、验的人请教，这样我们就能更加方便、更有效的获得解决问题的方法和思 路。最后，我认识到发生错误不是件坏事，因为失败是成功之母，当我们出现错误时不能逃避错误，而 是应该努力的思考和寻找出现错误的原因，然后分析和一步一步解决它，经验总是在解决错误问题的基 础上积累起来的。总之，这次毕业设计不仅是对我们毕业前的一次检阅，还是我们自我学习，自我管理， 自我教育的良好平台，为我们真正步入社会打下了良好的基础。 参考文献： 1朱华贵，基于 51 单片机的三极管特性参数测试系统的设计.重庆工业高等专科学校学报，2004， （12）：10- 12 2马志兵基于 51 单片机的简易晶体管输出特性图示仪原理与设计

54、i-j电子元器件应用，2006，(5)：93-9 3 邹应全.51 系列单片机原理与实验教程.西安电子科技大学出版社.2007.12 4 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， 2005，8（26）：464-465. 5张银胜，单慧琳.基于 51 单片机的晶体管特性测试系统的设计.电子测量技术，2009,1（32）:92-107 6高卫东，辛友顺，韩彦征.51 单片机原理与实践.北京航空航天大学出版社 2008,1 7smith m,john s.application specific integrated circuits.addison wesleyr.ge

55、neva:who,1998. 致谢：感谢我的指导老师张宏群在我做毕业设计期间给予的悉心指导和热心帮助，她高尚的德行和严谨 的治学风格让人肃然起敬，张老师乐于帮助有困难的学生，对于学生的请教，她都能认真耐心的给予讲 解和启发。同时，我还要感谢我身边的同学们，在这次毕业设计中，他们给予了我很大的帮助，在我遇 到问题是，他们都给予了建议和方法，使我在设计时的阻力变小了，这四年下来培养的同学之情让我很 感动。最后还要感谢评审老师们在百忙中抽空评阅我的毕业论文。 design of the transistor characteristic test system based on 51mc liqin

56、g department of electronic information engineering,nanjing university of information science mcu; framework; advantages 附录 1：元件清单 元件名称元件个数元件名称元件个数 at89s521 12mhz 晶振 1 adc08091 继电器 12 dac08321 4148（稳压二极管） 11 lcd128641 电解电容 1 74ls3731 排阻 2 74ls741bjt 若干 ina1261button 若干 op073 瓷片电容104pf,30pf 各 2 个 lf35

57、32 电阻（500） 1 cd40692 电阻（75） 1 cd40011 电阻（1m） 1 附录 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 char #define uint unsigned int sbit p11

58、=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; uchar xdata ic0disp100; uchar xdat

59、a 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); uchar vd(float v); bit error(void); voi

60、d 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=0; uchar base_flag=0; e=0; scon=0 x