簡(jiǎn)單圖示儀制作方法一：

　　一）系統(tǒng)原理

　　下圖為系統(tǒng)框圖。晶體管的輸出特性是指在一定的基極電流b時(shí)，晶體管集電極與發(fā)射極之間的電壓Uce同集電極電流IC之間的關(guān)系。每個(gè)b對(duì)應(yīng)一條輸出特性曲線。將多個(gè)b對(duì)應(yīng)的曲線同時(shí)顯示在示波器上，就可以得到一簇輸出特性曲線。

　　晶體管的輸入特性是指在一定的Uce下，晶體管基極與發(fā)射極之間的電壓Uhe同基極電流b之間的關(guān)系。每個(gè)Uce對(duì)應(yīng)一條輸入特性曲線。將多個(gè)Uce對(duì)應(yīng)的曲線同時(shí)顯示在示波器上，就可以得到一簇輸入特性曲線。

　　因此，一個(gè)簡(jiǎn)易晶體管圖示儀主要由以下三部分組成，即：基極電流產(chǎn)生電路、集電極掃描電壓產(chǎn)生電路和放大倍數(shù)測(cè)量顯示電路，如下圖所示。當(dāng)顯示晶體管的輸出特性時(shí)，基極階梯電流產(chǎn)生電路是由單片機(jī)控制DAC2直接產(chǎn)生基極階梯電流集電極掃描電壓產(chǎn)生電路由單片機(jī)控制DAC1產(chǎn)生從零開(kāi)始增大的電壓，再經(jīng)電壓放大電路放大以產(chǎn)生所需的掃描電壓。當(dāng)顯示晶體管的輸入特性時(shí)，由單片機(jī)控制DAC2直接產(chǎn)：生基極鋸齒電流并由單片機(jī)控制DAC1、DAC2產(chǎn)生所需的階梯電壓和鋸齒波信號(hào)再經(jīng)電壓放大電路放大以產(chǎn)生所需的掃描電壓。并通過(guò)凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)上的按鍵，完成上述兩模式轉(zhuǎn)換。放大倍數(shù)測(cè)量顯示電路由單片機(jī)、數(shù)碼管和儀表放大電路組成。單片機(jī)接收處理采樣電壓，多次采樣取平均、得到放大倍數(shù)，再經(jīng)單片機(jī)BCD譯碼送至外接數(shù)碼管顯示。

　　在電路實(shí)現(xiàn)中，本設(shè)計(jì)同時(shí)考慮了提高精確度、精簡(jiǎn)電路以及低成本等多種因素，做出了多方面的創(chuàng)新與改進(jìn)。

　　二）硬件設(shè)計(jì)

　　凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)功能較強(qiáng)、兼容性好、性價(jià)比高，具有體積小、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗小以及具有較商的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算能力，系統(tǒng)最高時(shí)鐘頻率可達(dá)49MHz，運(yùn)行速度快。由于單片機(jī)內(nèi)部集成了AD、D/A轉(zhuǎn)換器，故不需外加A/D、D/A器件。通過(guò)采樣取樣，結(jié)合內(nèi)部AD、D/A，構(gòu)成閉環(huán)反饋調(diào)整控制，簡(jiǎn)化r硬件電路，提高了測(cè)量精度，同時(shí)也能利用軟件對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行補(bǔ)償，這給調(diào)試、維護(hù)和功能的擴(kuò)展、性能的提高，帶來(lái)了極大的方便。利用麥陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)強(qiáng)大的語(yǔ)音播報(bào)功能，只要運(yùn)用簡(jiǎn)單的凌陽(yáng)自帶音頻壓縮文件與庫(kù)文件，就能播報(bào)晶體管放大倍數(shù)。

　　1.儀表放大器

　　出于提高精確度的考慮，采集電路用三運(yùn)放組成儀表放大器。如下圖所示。利用該電路求出集電極電阻和基極電阻上電壓，該電壓與電流成正比、故得到電流信號(hào)。儀表放大器具有精度高、功耗低、共模抑制比高、工作頻帶寬和輸入阻抗大等優(yōu)點(diǎn)，可以較精確地測(cè)得lc和Ib。再將Uce、IC傳送至示波器得到輸出特性曲線Ube、Ib傳送至示波器得至輸人特性曲線。

　　2.極性判別電路

　　晶體管類(lèi)型判別電路利用同相比較器。如下圖所示。由于NPN型和PNP型晶體管的電流流向相反，根據(jù)理論并反復(fù)測(cè)量得到，當(dāng)兩種晶體管按圖中電路結(jié)構(gòu)且連接方式相同時(shí)（即集電極接上端，發(fā)射極接下端），若晶體管為NPN型時(shí)，射極電壓最大約為1V，而PNP型時(shí)射極電壓最小約為6V。據(jù)此將設(shè)定合適門(mén)限電壓，接入反相輸入端。當(dāng)晶體管為NPN型時(shí)，射極電壓一直小于門(mén)限電壓，因此發(fā)光二極管不亮當(dāng)晶體管為PNP型時(shí)，射極電壓超過(guò)門(mén)限電壓，輸出高電平，發(fā)光二極管亮，即可判別晶體管類(lèi)型。

　　3.顯示電路

　　對(duì)顯示電路，本設(shè)計(jì)放棄了復(fù)雜的多個(gè)數(shù)碼管譯碼器7448驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示的傳統(tǒng)電路，利用軟件編

　　程完成譯碼過(guò)程，通過(guò)10口直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。

　　4.制版與焊接

　　為了更好的實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，應(yīng)注意敷銅線要盡可能短、并避免相互平行以減少寄生電容。敷銅線的拐彎處應(yīng)為圓角或斜角。敷銅線寬度與相鄰敷銅線之間的間距最好不要低于03mm。敷銅線的公共地線應(yīng)該盡可能放在電路板的邊緣部分。在電路板上應(yīng)該盡可能多地保留銅箔做地線，這樣可以使屏蔽能力增強(qiáng)。模擬電路與數(shù)字電路單點(diǎn)接地以消除干擾。

　　另外對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)環(huán)路或網(wǎng)格一即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用，而模擬電路的地線則不能這樣排布。

　　印刷電路板完成后，按照尺寸由小到大焊接元件，次序：電阻，電容，二極管，三極管，其他元件等。集成電路安全焊接順序?yàn)椋旱囟?輸出端-電源端-輸入端。焊接時(shí)間在保證焊接質(zhì)量的前提下盡可能短，每個(gè)焊點(diǎn)最好用3s，以免損壞器件。隨時(shí)去烙鐵頭雜質(zhì)，避免使用過(guò)多的焊劑。焊接結(jié)束后，需要檢查有無(wú)漏焊、虛焊現(xiàn)象。檢查時(shí)，可用鑷子將每個(gè)元件輕輕提一提，看是否動(dòng)搖。

　　三）軟件設(shè)計(jì)

　　總的工程程序包括初始化程序、DAC同步輸出一路鋸齒波和一路階梯波程序、VO定時(shí)采樣進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換程序以及語(yǔ)音播報(bào)程序。其中，通過(guò)按鍵選擇輸出特性模式（DAC2產(chǎn)生階梯電流，DAC1產(chǎn)生鋸齒電壓）與輸入特性模式（DAC2產(chǎn)生鋸齒電流，DAC1產(chǎn)生階梯電壓）。總流程圖如下圖所示。

　　經(jīng)檢測(cè)，本圖示儀運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，采集數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，能正確判斷晶體管極性并配有語(yǔ)音播報(bào)，取得了令人滿意的效果。

　　放大倍數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示。輸出特性曲線如下圖所示。下表放大倍數(shù)沙則試數(shù)據(jù)（采用DT9806型四位半數(shù)字萬(wàn)用表）

　　簡(jiǎn)單圖示儀制作方法二：

　　系統(tǒng)組成

　　本系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。以C8051F020單片機(jī)為核心，構(gòu)成基極電流階梯波發(fā)生電路、集電極階梯波發(fā)生電路，輔以V/I轉(zhuǎn)換電路、鍵盤(pán)控制單元和LCD顯示電路等。軟件部分主要完成信號(hào)的檢測(cè)及處理，設(shè)備的控制和驅(qū)動(dòng)等功能。

　　硬件電路設(shè)計(jì)

　　1.基極階梯電流產(chǎn)生電路

　　由C8051F020控制片內(nèi)外設(shè)DAC1產(chǎn)生8階階梯電壓。C8051F020中的DAC是電壓輸出型，需要再通過(guò)V/I轉(zhuǎn)換電路（電壓/電流轉(zhuǎn)換電路）轉(zhuǎn)換成電流。晶體管基極電流一般在幾微安到幾十微安左右，可直接將V/I轉(zhuǎn)換輸出做為晶體管基極電流。

　　極性轉(zhuǎn)換電路是為了測(cè)試NPN和PNP晶體管時(shí)改變輸出極性而設(shè)的，電路圖如圖2所示。

　　當(dāng)對(duì)NPN管進(jìn)行測(cè)量時(shí)，S1閉合，S2斷開(kāi)，C8051F020的DAC端口輸出的正電壓直接加到放大電路或V/I轉(zhuǎn)換電路上；當(dāng)對(duì)PNP管進(jìn)行測(cè)量時(shí)，S1斷開(kāi)，S2閉合，DAC端口輸出的正電壓經(jīng)一級(jí)反相后變?yōu)樨?fù)電壓加到放大電路或V/I轉(zhuǎn)換電路上。

　　V/I轉(zhuǎn)換電路原理如圖3所示，由運(yùn)放A1組成同相加法電路，運(yùn)放A2構(gòu)成電壓跟隨器，將UB經(jīng)隔離后反饋到輸入端起到補(bǔ)償作用，圖中R1=R2=R3=R4=10K。顯然，UO2=UB。當(dāng)UI保持恒定時(shí)，IR0保持恒定，由于A2的隔離作用，IB也保持恒定，與UBE的大小無(wú)關(guān)。

　　2.集電極掃描電壓產(chǎn)生電路

　　由C8051F020控制片內(nèi)外設(shè)DAC0產(chǎn)生階梯電壓，由于集電極掃描電壓一般需要20V以上，DAC0轉(zhuǎn)換出來(lái)的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足提供晶體管集電極掃描電壓，因此需要再經(jīng)過(guò)放大電路放大電壓直至所需的集電極掃描電壓大小。

　　3.調(diào)理電路

　　調(diào)理電路接在負(fù)載電阻RC兩端，由極性轉(zhuǎn)換部分和幅度變換部分構(gòu)成，對(duì)測(cè)量的電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，使之滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)信號(hào)要求。兩路調(diào)理電路完全相同，圖4為其中一路。

　　RC作為集電極負(fù)載電阻，同時(shí)也兼作測(cè)量IC的取樣電阻。為了減少測(cè)量電路的負(fù)載效應(yīng)，提高IC的測(cè)量精度，調(diào)理電路的輸入電阻應(yīng)較大。

　　4.LCD液晶顯示控制電路

　　本系統(tǒng)所使用的LCD液晶屏為PG12864LRS-JNN-H，它是一塊128X64字符顯示點(diǎn)陣的液晶顯示模塊，它有8個(gè)并行線數(shù)據(jù)通信端口，以黑色點(diǎn)陣，換色背景形式顯示，擁有獨(dú)立的LED背光電源，工作溫度寬，超薄外型，屬工業(yè)級(jí)LCM。表1給出了該液晶顯示模塊的引腳說(shuō)明。

　　PG12864LRS-JNN-H的液晶顯示電路如圖5所示。當(dāng)C8051F020單片機(jī)與液晶屏如此連接之后，就必須在軟件中給出單片機(jī)與液晶的連接端口定義：

　　#defineLCM12864_DB7_DB0P4//定義LCM12864的數(shù)據(jù)總線

　　sbitLCM12864_RS=P2^6;

　　//定義LCM12864的RS控制線

　　sbitLCM12864_RW=P2^1;

　　//定義LCM12864的RW控制線

　　sbitLCM12864_E=P2^4;

　　//定義LCM12864的E控制線

　　sbitLCM12864_CS1=P2^7;

　　//定義LCM12864的CS1控制線

　　sbitLCM12864_CS2=P2^5;

　　//定義LCM12864的CS2控制線

　　sbitLCM12864_RESET=P2^3;

　　//定義LCM12864的RESET控制線

　　5.系統(tǒng)PCB圖

　　系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)如圖6所示。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　主程序功能是初始化及按鍵監(jiān)控。如圖7所示，T0定時(shí)每30μS中斷一次，其功能是在每次增加UCE后，延時(shí)30μS，待Ic穩(wěn)定后再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在T0中斷服務(wù)程序中，停止T0，啟動(dòng)A/D，并啟動(dòng)T1。T0定時(shí)器在T1中斷服務(wù)程序中啟動(dòng)，從而使T0、T1交替工作。

　　基極階梯波由C8051F020單片機(jī)內(nèi)的數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC1）來(lái)產(chǎn)生，通過(guò)編程控制發(fā)生8級(jí)基極階梯波。本系統(tǒng)中，設(shè)定每增加一級(jí)基極階梯波，送到基極的電壓就增加0.3V，即IB增加3μA。

　　集電極掃描電壓由C8051F020單片機(jī)內(nèi)的數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC0）來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于DAC0是12位的數(shù)模轉(zhuǎn)換，為便于運(yùn)算計(jì)數(shù)，將集電極掃描電壓UCE計(jì)數(shù)105次為一個(gè)掃描周期，經(jīng)計(jì)算十六進(jìn)制數(shù)每27H，UCE加1。如圖8程序流程圖所示，當(dāng)UCE計(jì)數(shù)溢出，集電極階梯波IB增加一級(jí)。

　　定時(shí)器1每125μS中斷一次，UCE加1，經(jīng)D/A輸出后使UCE上升一個(gè)階梯，當(dāng)UCE從0變到104，變化了一個(gè)周期時(shí)，IB加1，經(jīng)D/A輸出后IB增長(zhǎng)一個(gè)階梯。當(dāng)IB從1變到8溢出時(shí)，IB置1，顯示完一族輸出特性曲線。

　　因此使用描點(diǎn)法就可以畫(huà)出晶體管輸出特性曲線，在DAC0和DAC1每轉(zhuǎn)換一次是獲得IC值和UCE值，再通過(guò)DrawPoint（）函數(shù)在坐標(biāo)屏上畫(huà)出該點(diǎn)，直至畫(huà)完一族輸出特性曲線。DrawPoint（）函數(shù)程序代碼如下：

　　voidDrawPoint（unsignedcharx，unsignedchary）

　　{

　　unsignedcharDX=（y》》3）;

　　//計(jì)算出屬于哪個(gè)字節(jié)

　　unsignedcharBX=y-（DX《《3）;

　　//計(jì)算屬于字節(jié)哪一位

　　unsignedcharTempData=0;

　　TempData=LCM12864_Read1Byte_X_Y（x，7-DX）;

　　TempData|=（1《《（7-BX））;

　　LCM12864_Write1Byte_X_Y（x，7-DX，TempData）;

　　}

　　LCM12864_Read1Byte_X_Y（）函數(shù)從LCM12864指定點(diǎn)讀取一字?jǐn)?shù)據(jù)，LCM12864_Write1Byte_X_Y（）函數(shù)向LCM12864指定點(diǎn)寫(xiě)入一字節(jié)數(shù)據(jù)，具體程序代碼可查閱PG12864LRS-JNN-H技術(shù)手冊(cè)。