【正文】 記錄下 6 此時(shí)的 DA 輸出電壓值。相比于前一種方法，這種方法更控制容易，而且便于檢測(cè)電壓。由比較可知，采用第二種思路更加安全可行。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，為了能較準(zhǔn)確的測(cè)量出其電流值，減小測(cè)量誤差，可以通過(guò)測(cè)量電壓值來(lái)測(cè)量電流，所以在設(shè)計(jì)中要將阻值較大的電阻連接到集電極電路中。在測(cè)量時(shí)電阻的切換是用繼電器實(shí)現(xiàn)的。即滿足函數(shù) iB=f(UBE) ｜ UCE=常數(shù) 。 當(dāng)自變量 UCE增大時(shí)，輸入特性曲線向右移動(dòng)。設(shè)計(jì)中采用固定 UCE=10V。 圖 2 晶體管的輸入特性曲線 7 ②由于發(fā)射極接地，所以 UCE≈ UC，因此測(cè)量時(shí)固定 UC=12V，通過(guò)數(shù)控電壓源（由 DAC0832 作用 ）以一定步長(zhǎng)增大基極電壓（同理，由于發(fā)射極接地，故 UBE≈ UB），每增大一次電壓后采集一次電流 iB，送入內(nèi)存中。 測(cè)量輸出特性曲線： ①輸出特性曲線： 輸出特性曲線描述基極電流 IB為一常量時(shí)，集電極電流 iC與管壓降 UCE之間的函數(shù)關(guān)系，即 iC=f(UCE) ｜ IB=常數(shù) 。對(duì)于某一條曲線，當(dāng)UCE從零逐漸增大時(shí)，集電結(jié)電場(chǎng)隨之增強(qiáng)，因而 iC也就逐漸增大，收集能力已不能明顯提高，表現(xiàn)為曲線幾乎平行于橫軸，即 iC幾乎僅僅決定于 IB。對(duì)于共射電路， UBE≦ Uon且 UCE UBE 。小功率硅管的 ICEO 在 1μ A以下，鍺管的 ICEO 在小于幾十微安。 ic 8 放大區(qū)：其特征是發(fā)射結(jié)正向偏置（ UBE 大于發(fā)射結(jié)開(kāi)啟電壓 Uon）且集電結(jié)反向偏置。此時(shí)， iC幾乎僅僅決定于 iB，而與 UCE無(wú)關(guān)，表現(xiàn) 出對(duì)的控制作用， IC= IB，Δ iC=βΔ iB 。 飽和區(qū)：其特征是發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均處于正向偏量。此時(shí) iC不僅與 iB有關(guān)，而且明顯隨 UCE增大而增大， iC小于 IB 。對(duì)于小功率管，可以認(rèn)為當(dāng)， UCE=UBE，即 UCB=0V時(shí)，晶體管處于臨界狀態(tài)，即臨界飽和或臨界放大狀態(tài)。因?yàn)?IB=URB/RB,而 URB=UUBE，而設(shè)計(jì)中采用的 BJT為晶體硅，所以UBE 的導(dǎo)通值在 ~ 之間，不妨設(shè) UBE =，所以固定基極電流不變的方法是選通基極電阻。 測(cè)量結(jié)果顯示放案 將測(cè)量所得的三極管的參數(shù)以及輸入輸出特性曲線通過(guò) LCD 液晶屏顯示，設(shè)計(jì)中使用了開(kāi)關(guān)來(lái)切換顯示數(shù)據(jù)。 AT89C51 的時(shí)鐘電路： ATC89C51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)振蕩器，只要單 片機(jī)的 1 19 引腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱晶振）和諧振電容，就構(gòu)成了時(shí)鐘電路，系統(tǒng)也就具備了正常工作的基本條件，時(shí)鐘電路就可以產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的圖如下： 9 圖 4 單片機(jī)最小系統(tǒng) AT89C51(AT89S52)： MCS51單片機(jī)設(shè)有 4個(gè) 8位雙向 I/O端口 (P0 、 P1 、 P2 、 P3 )，每一條 I/O線都能獨(dú)立地用做輸入或輸出。 P1 、 P2 、 P3 口為準(zhǔn)雙向口 (在用做輸入線時(shí)，口鎖存器必須先寫入 “1” ，故稱為準(zhǔn)雙向口 )，負(fù)載能力為 4個(gè) TTL電路。作為第一功能使用時(shí)，其功能同 P1口，為普通 I/O口。 ①基極電阻的選擇：根據(jù)設(shè) 計(jì)要求，在測(cè)量輸出特性曲線時(shí)，要求 IB=0， 10μ A， 20μ A， 30μ A時(shí)描繪出三極管的共射時(shí)的輸出特性曲線，由于是共射電路，所以發(fā)射極接地， 在測(cè)放大倍數(shù)和輸出曲線時(shí)，保持基極電壓為 +5V（ NPN 時(shí)為 +5V， PNP 時(shí)為 5V）不變。用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)基極電阻之間的切換。同時(shí)在集電極上再接入一個(gè)阻值為 500Ω的電阻起分 壓的作用 ， 保證測(cè)量放大倍數(shù)時(shí) UCE ≈ 10V。當(dāng)單片機(jī)的 I/O口輸出高電平時(shí)， BJT 的基極得電導(dǎo)通，繼電器就閉合。在這里繼電器起到“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”的作用，繼電器實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種電子控制器件，在電路中起 著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 在 |IB|≈ 10μ A,| UCE|≈ 10V條件下，繼電器 1的兩個(gè)開(kāi)關(guān)分別接在 +12V和 +5V（如果被測(cè)三極管是 PNP型接 5 V和 12V）。為產(chǎn)生所需電流 |IB|≈ 10μ A，繼電器 8的兩個(gè)開(kāi)關(guān)分別接在電阻 R1和 R3 側(cè)。由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809讀取三極管基極電壓 UB。 5V 電壓。 12V一側(cè)。 INA126 是一種低電壓，微功耗的放大器。 INA126的引腳圖及其引腳功能： 12 圖 6 INA126引腳圖 1 腳、 8 腳 : Rg ,增益設(shè)置端 ,一般接入精密電阻 3 腳、 2 腳 : IN + 、 IN , 差分正負(fù)輸入端 , 一般輸入傳感器信號(hào) 。 5 腳 : Ref , 參考輸入端 , 通常接地 , 也可通過(guò)其調(diào)整失調(diào)電壓。 INA126 的性能特點(diǎn) ? 靜態(tài)電流 小 ,小于 175μ A 。 1. 35～ 177。 ? 失調(diào)電壓低 ,小于 250μ V 。 ? 低噪聲 ,典型值 35nV / Hz (100k Hz 時(shí) ) 。 ? 壓擺率的典型值 0. 4V / μ s (輸出 177。 ? 輸入阻抗的典型值 109Ω / 4p F 。 11. 25 V 時(shí) ) 。電阻 5R 的電阻值是 75Ω ，易得集電極的電流表達(dá)式： IC=URC/75。但是在恒流特向較好的區(qū)域，如果忽略了 ICEO,兩者的大小是基本相等的。只要把 | IB |從 10μ A 改變到 20μ A ， |UCE|保持不變，三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生了改變，此時(shí)用與測(cè)直流放大倍數(shù)相同的辦法就可以測(cè)出交流放大系數(shù)。 A/D 轉(zhuǎn)換輸出電路： A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的核心部件，它把采集的模擬量變換成數(shù)字序 列，并讀回計(jì)算機(jī)。 ADC0809是八位 A／ D轉(zhuǎn)換器。 ADC0809在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的電路 ADC0809 在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的電路 如圖所示。 EOC 與單片機(jī)的中斷 0（ INT0）相連，當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成時(shí) EOC向單片機(jī)發(fā)送中斷請(qǐng)求，單片機(jī)響應(yīng)中斷，讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)（也可采用查詢方式）。單片機(jī)的 ALE信號(hào)經(jīng)過(guò) 74LS74二分頻后，作為 ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)。 ，且當(dāng) WR信號(hào)來(lái)（為低電平），這時(shí)送到 AD轉(zhuǎn)換器的 ALE和 START引腳為高電平，啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換。實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì) ADC0809的控制過(guò)程是：通過(guò) ， 和 ；通過(guò) WR信號(hào)啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換；等待轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志 EOC；輸出數(shù)據(jù)使能 OE；讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，模擬量輸入的值不能變化過(guò)快，因此對(duì)變化速度快的模擬量，在輸入前要增加采樣保持電路。 ADDA、 ADDB、 ADDC：三位地址輸入線，模擬通道選擇線，根據(jù)地址線的電平來(lái)選通 IN0~IN7 中的某一路。 D7~D0： 8位數(shù)字量輸出端，可直接與單片機(jī)的 P0口相連。數(shù)據(jù)線，三態(tài)輸出，由 OE（輸出允許信號(hào)）控制輸出與否。打開(kāi)三態(tài)緩沖器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果放到 D0～ D7 上， OE=0, 15 輸出數(shù)據(jù)線呈高組態(tài)， OE=1，才能打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。 ADDA， ADDB， ADDC可接單片機(jī)的地址線，也可接數(shù)據(jù)線。 START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，在模擬通道選通之后，由 START上的正脈沖啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程。 EOC（ end of conversion）：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，在 START信號(hào)之后， A/D開(kāi)始轉(zhuǎn)換。EOC可視作被查詢的狀態(tài)信號(hào)，亦可用來(lái)申請(qǐng)中斷。其典型值 VREF（ +） =+5V、 VREF（ ） =0V。要求時(shí)鐘頻率不高于 640kHZ，時(shí)鐘輸入 、時(shí)鐘頻率上限為 1280KHz。 74LS373的引腳圖如下： 圖 9 74LS373引腳圖 373為三態(tài)輸出的八 D 透明鎖存器 ， 其主要電器特性的典型值如下 (不同廠家具體值有差別 )： 型號(hào) TPD PD 54S373/74S373 7ns 525mW 54LS373/74LS373 17ns 120mW 引出端符號(hào)： D0～ D7 數(shù)據(jù)輸入端 OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） 16 LE 鎖存允許端 。當(dāng) LE 為低電平時(shí)， D的電平鎖存不變，保持為原來(lái)的狀態(tài) 。驅(qū)動(dòng)負(fù)載（或總線），受 OE 電平的影響。當(dāng) OE 為高電平時(shí)， Q0～ Q7 呈高阻態(tài)， 這種情況下既 不 能 驅(qū)動(dòng)總線，也不 能 為總線的負(fù)載 提供驅(qū)動(dòng)。當(dāng)測(cè)量 NPN型三極管時(shí)，單片機(jī) 3的開(kāi)關(guān)，使之與放大器 1A相連。該電路將測(cè)量得到的基極電壓經(jīng)過(guò) OP07放大后送 到 ADC0809中轉(zhuǎn)換后送到單片機(jī)中計(jì)算處理送 LCD顯示。倍壓電路的設(shè)計(jì)電路如下： 18 圖 12 10倍壓電路。 引腳圖如下： 19 圖 14 CD4069引腳功能圖 其中 ，引腳 1 13為 1A ~ 6A 數(shù)據(jù)輸入端；引腳 7為 VDD接正電源；引腳 14為 VSS 接地；引腳 12 為 1Y ~ 6Y 數(shù)據(jù)輸入端。但這種輸出電壓是有極性的，分單極性和雙極性兩種。 5V。 圖 15 DA 雙極性電壓輸出電路 該模塊設(shè)計(jì)中的核心是 D/A轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832， DAC0832是 8位數(shù) /模轉(zhuǎn)換器芯片。 AGND ：模擬量信號(hào)接地端。 VREF ：基準(zhǔn)電源輸入端。 ILE ：控制輸入鎖存信號(hào)的進(jìn)入，高電平可進(jìn)入。 WR2 ：寫信號(hào) 2，即 DAC寄存器的寫信號(hào)，有效電平為低電平。 從 DI0~DI7輸入的數(shù)字量能否進(jìn)入輸入寄存器要受輸入鎖存器的鎖存信號(hào) LE1控制。 當(dāng) ILE為高電平，且 CS和 WR1同時(shí)為低電平時(shí)， LE1為高電平，輸入寄存器的輸出隨輸入變化，這時(shí)相當(dāng)于輸入寄存器打開(kāi) 。 XFER ：傳送數(shù)據(jù)的控制信號(hào)，有效時(shí)的電平為低電平。當(dāng) WR2和 XFER 同時(shí)有效時(shí)（即同為低電平）， LE2為 1， DAC寄存器的輸出隨它的輸入而變化，這是相當(dāng)于 DAC寄存器打開(kāi)，并開(kāi)始進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換。 IOUT1 ： DAC轉(zhuǎn)換的電流輸出端 1，其值與寄存器的內(nèi)容有關(guān)， DAC寄存器的內(nèi)容全 1時(shí)， Iout1最大；全為 0時(shí)， Iout1最小。 IOUT2等于常數(shù)減去 IOUT1，即 IOUT2+ IOUT1=常數(shù)。 圖 16 DAC0832 引腳功能圖 21 設(shè)計(jì)中該模塊除了使用到 DAC0832外還使用到 LF353 LF353簡(jiǎn)介： 圖 17 LF353引腳圖 圖 18 LF353內(nèi)部引腳圖 液晶顯示 本系統(tǒng)采用圖形漢字兩用液晶 LCD12864 作為顯 示工具對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行輸出顯示。 ? 被動(dòng)顯示：液晶不是靠自身發(fā)光。 ? 易于彩色化。 ? 壽命長(zhǎng)： LCD器件本身無(wú)老化問(wèn)題。 液晶顯示器 LCD 12864 的引腳及其 功能如下表所示： 表 3 LCD12864 的引腳功能 引腳 名稱 方向 說(shuō)明 引腳 名稱 方向 說(shuō)明 1 VSS GND(OV) 11 DB4 I/O 數(shù)據(jù) 4 2 VDD 提供 +5V電壓 12 DB5 I/O 數(shù)據(jù) 5 3 VO 給 LCD提供電壓(懸空 ) 13 DB6 I/O 數(shù)據(jù) 6 4 RS(CS) I H:Data L:Insruction 14 DB7 I/O 數(shù)據(jù) 7 5 R/W(STD) I H：讀； L:寫 15 PSB I H: Parallel Mode L: Serial Mode 6 E(SCLK) I 使能端，高電平有效 16 NC 空腳 7 DB0 I/O 數(shù)據(jù) 0 17 /RST I 復(fù)位信號(hào)，低電平有效 8 DB1 I/O 數(shù)據(jù) 1 18 NC 空腳 23 9 DB2 I/O 數(shù)據(jù) 2 19 LEDA 背光源正極（ +5V） 10 DB3 I/O 數(shù)據(jù) 3 20 LEDK 背光源負(fù)極（ 0V） 5 結(jié)束語(yǔ) 本系統(tǒng)采用繼電器開(kāi)關(guān)控制的多路采樣電路，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)檢測(cè)。 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)思路和硬件的思路類似，也是根據(jù)模塊化的思想，軟件部分每一模塊都能實(shí)現(xiàn)某一功能，而且能應(yīng)用到其他程序中去。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我悟出了很多道理：本測(cè)試系統(tǒng)就像一個(gè)組織一樣，單片機(jī)是組織的領(lǐng)導(dǎo)，各模塊各司其職，只有在領(lǐng)導(dǎo)的合理協(xié)調(diào)下組織才能正常的運(yùn)營(yíng)。最后，我認(rèn)識(shí)到發(fā)生錯(cuò)誤不是件壞事，因?yàn)槭∈浅晒χ?，?dāng)我們出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)不能逃避錯(cuò)誤，而是應(yīng)該努力的思考和尋找出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因，然后分析和一步一步解決它，經(jīng)驗(yàn)總是在解決錯(cuò)誤問(wèn)題的基礎(chǔ)上積累起來(lái)的。 參考文獻(xiàn)： [1]朱華貴，基于 51單片機(jī)的三極管特性參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .重慶工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)， 2020，（ 12）：1012 [2]馬志兵．基于 51單片機(jī)的簡(jiǎn)易晶體管輸出特性圖 示儀原理與設(shè)計(jì) IJ]．電子元器件應(yīng)用， 2020， (5)：939 24 [3] 鄒應(yīng)全 .《 51系列單片機(jī)原理與實(shí)驗(yàn)教程》 .西安電子科技大學(xué)出版社 . 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