基于51单片机的三极管特性参数测试系统毕业设计

基于51单片机的三极管特性参数测试系统毕业设计内容摘要：

111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U 5 017 4L S 3 73P 2. 0P 2. 1P 2. 2A L EIN T 0V C CV C CR 5 00IN 0C 5 051 04C 5 031 04C 5 041 041234567J 50 3C O N 73 12J 50 4C O N 2R 5 061 0KV C C 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 IN0~IN7： 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、 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 IN0~IN7 中的某一路。 比如 000时选择 0通道， 111时选择 7通道。 D7~D0： 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 D0～ D7 上， OE=0, 15 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（ +） =+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 TPD PD 54S373/74S373 7ns 525mW 54LS373/74LS373 17ns 120mW 引出端符号： D0～ D7 数据输入端 OE 三态允许控制端（低电平有效） 16 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。 Q0～ Q7 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， Q0～ Q7 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 Dn LE OE On H H L H L H L L X L L Q0 X X H 高阻态 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 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，其引脚图如下： 17 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 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： 18 图 12 10倍压电路。 CD4069芯片介绍： 内部结构图如下： 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： 19 图 14 CD4069引脚功能图 其中 ，引脚 1 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 12 为 1Y ~ 6Y 数据输入端。 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177。 5V。 WR1与单片机的 WR相连， CS与 ， 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。 20 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。 VREF ：基准电源输入端。 D0~D7 ：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 DI0~DI7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WR 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。 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。 图 16 DAC0832 引脚功能图 21 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 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： 22 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 1 VSS GND(OV) 11 DB4 I/O 数据 4 2 VDD 提供 +5V电压 12 DB5 I/O 数据 5 3 VO 给 LCD提供电压(悬空 ) 13 DB6 I/O 数据 6 4 RS(CS) I H:Data L:Insruction 14 DB7 I/O 数据 7 5 R/W(STD) I H：读； L:写 15 PSB I H: Parallel Mode L: Serial Mode 6 E(SCLK) I 使能端，高电平有效 16 NC 空脚 7 DB0 I/O 数据 0 17 /RST I 复位信号，低电平有效 8 DB1 I/O 数据 1 18 NC 空脚 23 9 DB2 I/O 数据 2 19 LEDA 背光源正极（ +5V） 10 DB3 I/O 数据 3 20 LEDK 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。