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基于凌阳单片机的多功能晶体管测试仪设计

摘要

晶体管的出现在电子器件的历史上具有划时代的意义，在当今社会的重要性更是不容忽略，它实际上是所有现代电器的关键活动元件。因而研究测量其参数的测试仪器的具有重大的意义。

在分析传统XJ4810 型晶体管特性图示仪的电路结构和功能实现的基础上，结合模拟和数字电子技术的特点，确立了整个系统构成。本系统以凌阳16位单片机SPCE061A为核心，其内部集成了两路10位DA和7通道的AD，用一路DA输出作为压控电压源的输入端，压控电压源的输出端作为集电极电压的控制端；另一路DA则作为压控恒流源的输入端，压控恒流源的输出端则作为基极的电流控制端。用其中的两路AD分别采样基极和集电极电压，采样结果送CPU处理后再送液晶显示器显示。系统采用的液晶显示器是LCM12664ZK点阵图形液晶模块，显示效果好。系统软件采用C语言在凌阳单片机集成开发环境μ’nSP™ IDE 2.0.0上编程，利用模块化的程序设计方法编写系统各模块程序，使整个系统性能稳定，易于扩展。

本系统的压控恒流源和压控电压源都是采用运放构成，电路简单，精度能满足设计要求。经测定恒流源的输出范围为±100uA，误差为±0.5uA；电压源的输出范围±10V, 误差为±0.02V。

本测试系统目前能够完成三极管管型和极性判别、输入、输出特性曲线、放大倍数等参数以及二极管一些参数的测定。它具有功能稳定，精确度较高，易于功能扩展等特点。

关键词：SPCE061A；LCM12864ZK；晶体管参数；压控恒流源；压控电压源

 

目录

引言 1

1   设计任务及要求 1

2   设计方案比较与论证 1

2.1  系统构架比较 2

2.2  显示方案比较 2

2.3  受控源 3

2.3.1受控源选择 3

2.3.2电流源 4

2.3.3电压源 4

2.4  调理模块 5

3   硬件电路设计 5

3.1  凌阳16位单片机SPCE061A简介 5

3.1.1SPCE061A单片机概述 5

3.1.2内部结构简要说明 6

3.1.3“61A”板介绍 7

3.2  测量电路的设计 8

3.3  压控恒流源电路 9

3.4  压控电压源电路 11

3.5  电压调理电路 12

3.6  键盘和LCD显示电路 13

4   系统软件设计 14

4.1  系统软件设计概述 14

4.2  端口分配 15

4.3  液晶模块程序编写 16

4.3.1LCM12864ZK介绍 16

4.3.2基础驱动程序编写 17

4.3.3用户API 功能函数编写 18

4.4   功能模块编程 19

4.4.1管型和极性的判别 19

4.4.2直流放大倍数的测量 20

4.4.3输入特性曲线测量 21

4.4.4输出特性曲线测量 22

4.4.5其它功能扩展 23

5   系统调试及测定 24

5.1  硬件调试方法及过程 24

5.1.1调试仪器 24

5.1.2调试过程 24

5.2  软件调试及标定 24

5.2.1恒流源测定 24

5.2.2压控电压源的测定 26

5.2.3AD电压采样的测定 28

6   结果测量及分析 29

6.1  测试仪器 29

6.2  测试数据及分析 29

6.2.1管型判别 29

6.2.2放大倍数的测量 29

6.2.3输入特性曲线的测量 30

6.2.4输出特性曲线的测量 31

7    总结 32

谢  辞 33

参考文献 34

附  录 35

 

引言

50 年代起，电子器件出现了重大的突破，晶体管逐渐代替了电子管器件，使电子工业由电子管时代迈向晶体管时代，这是一次阶段性的飞跃。随着晶体管的出现，测量其参数的测试仪器——晶体管管特性图示仪也相应而生，并随着晶体管的发展而发展。

晶体管的参数是用来表征管子性能优劣和适应范围的指标，是选管的依据。为了使管子安全可靠的工作，必须注意它的参数。晶体管特性图示仪是一种能在示波管屏幕上观察和测试半导体管特性曲线和直流参数的测量仪器。目前学校教学使用的晶体管特性图示仪仍然是老式的体积庞大的模拟阴极射线管显示仪器，开发一种易用、便携、廉价的新型图示仪是具有现实意义的。晶体管参数测试仪与其它电子测量仪器一样，也经历了全电子管式——全晶体管式——晶体管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的半导体管特性图示仪——JTl 型图示仪问世。70 年代初．上海无线电二十一厂试制了QT2型晶体管式的图示仪，满足了半导体器件飞速发展的需要。80 年代，以XJ4810型为主要代表的晶体管与集成电路混合式的半导体管特性图示仪问世。它采用了CMOS 数字电路、D/A 变换器代替传统的RC 充放电电路，使阶梯波质量有了质的飞跃；采用直流光点扫描，避免了容性电流干扰，使微电流测试范围由1μA/div扩展到20nA/div。

目前，晶体管测试仪正向数字化、智能化方向发展，具有LCD 显示、数字读出、光标测量的图示仪已经问世。数字技术、计算机技术、微电子技术大量应用于图示仪中，使它成为智能化的自动测量仪器。   

本系统定位于利用模拟与数字技术实现传统的晶体管参数测试仪的基本功能，尽力实现减小体积重量、性能稳定、参数测试准确、成本低、兼容性好的特点。本系统以内部集成两路DA和7路AD的凌阳16单片机为核心，实现控制和数据采集，并通过液晶显示模块LCM12864ZK对各项参数和输入输出曲线进行显示。

1.设计任务及要求

设计一个晶体管参数测试仪，实现以下功能：

（1） 能判别二极管好坏，极性；

（2） 能判别三极管管型，极性，好坏；

（3） 三极管β测量；

（4） 晶体管输入特性和输出特性测试；

（5） 利用液晶显示相关信息及曲线。

 

参考文献

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