三极管特性参数测试系统大学本科毕业论文.doc

毕业论文(设计)

题 目 基于51单片机的三极管特性参数测试系统

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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
1．2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51单片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：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。
关键字：三极管；单片机；模块化；优点
引言
三极管是一种很常见的电子元器件，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，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、交直流放大系数、反向击穿电压和反向饱和电流。
1．2设计要求
（1）在IB≈0，10μA，20μA，30μA，UCE= 0~12V条件下，显示出三极管共射极接法输出特性曲线。
（2）在|IB|≈10μA,| UCE|≈10V 条件下，能测出三极管的直流电流放大系数β，并用数字显示。测量范围50~300；当|IB|由10μA变化到20μA，| UCE|保持不变，能测出三极管的交流放大系数β，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0.1μA~100μA，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，并用数字显示；测试条件IC=1mA，测量范围20V~60V，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，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1MΩ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：
①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

②由于发射极接地，所以UCE≈UC，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UBE≈UB），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：

①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之间的函数关系，即 iC=f(UCE) ｜IB=常数 。
ic

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：
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，UBE≦Uon且UCE >UBE 。此时IB=0，而iC≦ICEO 。小功率硅管的ICEO 在1μA以下，锗管的ICEO 在小于几十微安。因此在近似分析中可以认为晶体管截止时的iC≈0 。
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，UBE>Uon且UCE≧UBE 。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，ΔiC=βΔiB 。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，UBE>Uon且UCE<UBE 。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。

②按设计要求分别在IB=0、10μA、20μA、30μA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UCE≈UC）。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0.6V~0.8V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：ATC89C51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。
①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=0，10μA，20μA，30μA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0.6V~0.8V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：

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。
②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1mA—10mA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0~5V之间，所以可以在集电极上接一个阻值为75Ω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500Ω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
①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。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|≈10μA,| 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|≈10μA，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
②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URC，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. 1μF 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。
INA126 的性能特点
Ø 静态电流小 ,小于 175μA ;
Ø 电源范围宽 , ±1. 35～ ±18V ;
Ø 失调电压低 ,小于 250μV ;
Ø 漂移低 ,小于 3μV / ℃;
Ø 低噪声 ,典型值35nV / Hz (100k Hz 时) ;
Ø 频率响应的典型值 200k Hz ( G = 5) ;
Ø 压摆率的典型值 0. 4V / μs (输出 ±10V ,G = 5) ;
Ø 输入阻抗的典型值 109Ω/ 4p F ;
Ø 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75Ω ，易得集电极的电流表达式：IC=URC/75。根据三极管直流电流放大系数的定义式可以算出：

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10μA 改变到20μA ， |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，使电阻R2接在电路中，电流就会改变到20μA，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A／D转换器。每采集一次一般需100μS，A／D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，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D0~D7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，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。

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,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）
　　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
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：

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：
图16 DAC0832引脚功能图

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。
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显示。
LCD液晶显示器有以下显著特点：
Ø 工作电压低，功耗小
Ø 平板型结构：安装时占用体积小，减小了设备体积。
Ø 被动显示：液晶不是靠自身发光。
Ø 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。
Ø 易于彩色化。
Ø 没有电磁辐射：对身体无污染。
Ø 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
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
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