毕业论文

ADC0809是8位的逐次逼近型模数转换器，它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。ADC0809含有8条模拟量输入通道，4条地址输入和控制线，其中ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A、B、C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进入转换器进行转换。A、B和C作为地址输入线，用于选通IN0－IN7八条模拟量输入通道上的一路模拟量输入，即允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。同时ADC0809对输入模拟量也有所要求：信号单极性，电压范围是0－5V。若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路[8]。AD0809中还包含有11条数字量输出及控制线，其中ST为转换启动信号，CLK为时钟输入信号。由于ADC0809的内部没有时钟电路，所以所需的时钟信号必须由外界提供。其中的三态输出锁存器用于锁存A/D转换完的数字序列，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

3.5单片机控制模块

单片机在本系统中担任了接收AD转换器输入的数字信号，进行参数计算、输出信号，在液晶显示屏12864上显示晶体管参数和特性曲线、通过DA双极性电压输出电路控制输出电压从0-5V的渐变电压得到从-10V到+10V连续变化的电压，并反馈到电源处、控制系统各模块协调工作等工作。AT89C51芯片是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，即俗称的单片机。AT89C51单片机的可擦除只读存储器可以反复擦写1000次，数据保留时间可达10年。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相互兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效的微控制器，全静态工作频率在0Hz-24Hz，内部有两个16位定时器/计数器，5个中断源，32个可编程I/O线，128*8位内部RAM，三级程序存储器锁定，可进行程序编写，同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式：空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM进行定时或计数器工作，串行通信口及中断系统继续工作；掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位[9]。不难看出AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高而且经济廉价的方案，然而AT89C51也存在着最致命的缺陷，即不支持ISP（在线更新程序）功能，但由于本系统中不需要用到程序更新功能，所以选择了AT89C51芯片作为系统控制核心。

3.6D/A双极性电压输出电路

由于三极管有NPN和PNP两种不同型号，测量这两种三极管的输入输出特性曲线时所用电压极性相反，这就要求单片机输出的控制电压有正负两个极性了。利用DAC0832芯片与运算放大器连接，通过51单片机控制将输出电压转变成连续变化的电

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压，以便进行三极管输入和输出特性曲线的测试。

DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片直流输出型8位数模转换集成芯片，与微处理器完全兼容。其基本的功能为接收数字量，输出一个与数字量相对应的电流或电压信号的模拟量。DAC0832转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成，集成电路内有两级输入寄存器，根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，芯片具备了单缓冲、双缓冲和直通三种输入方式，方便了各种电路的需要[10]。该数模转换器的转换原理：数字量的值是由每一位的数字权叠加而得的。这个数模转换芯片价格低廉、接口简单、转换控制容易，在单片机应用系统中应用很广泛。

3.7输出显示

本设计选用了带字库型的OCM12864液晶显示屏显示测试所得的参数结果和输入输出特性曲线。这种OCM12864液晶屏是128*64点阵式液晶显示模块，可显示GB2312格式汉字、图片、动画及曲线，可与CUP直接接口，具有8位标准数据总线、6条控制线及电源线，采用KS0107控制IC，逻辑工作电压在4.5-5.5V。程序开始时，先对液晶进行初始化，之后，每次先通过控制字制定开始位置，然后写入点阵信息。而液晶中的绘图显示RAM提供64*32个位元组记忆空间，可以控制256*64点的二维绘图缓冲空间，更改绘图RAM时，连续写入水平与垂直的坐标值，再写入两个8位元的资料到绘图的RAM中[11]。在显示汉字时，由于汉字的字形是图形化的，所谓16点阵字模就是把汉字写在一个16*16的网格内，汉子道笔划通过某网格时就对应1，否则该网络对应为0，这样，每一网络对应1或0，把对应1的网格连起来看就是需要显示的汉字，所以为了方便查找所学汉字的点阵，通过汉字的内码可以计算出它的点阵起始字节；在显示曲线时，先在外部RAM中开辟一片区域，根据AD采样和数据处理后得到的数据集合将各个点置好，再一次性写入液晶屏中[12]。并且由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

4各模块电路的设计4.1电压源电路设计

由于三极管有NPN和PNP两种类型，而测试两种不同型三极管时需要正负两个极性的电压，用DAC0832双极性电压输出电路即可完成电压的正负变化；同时由于三极管反向击穿电压一般不会小于70V，而且测量击穿电压时要求用单片机控制加在集电极上的电压以一定步长逐渐变化，但单片机只能输出最大电压为12V，因此单片机输出的反馈电压值最大为12V，所以在电压源电路中有必要设计一个倍压电路放大单片机的输出电压，满足击穿电压的测试要求[13]。

图4-1为DAC0832双极性电压输出电路，放大器2的输入端3通过电阻R与参考电压

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Vref相连，因此运算放大器2的输出电压为：VO2=?((R2R3)VO1+(R2R1)VREF),代入R1、

R2、R3的值,可得：VO2=?(4VO1+2VREF),我们所用的基准电压是+5V,所以当VO1=0V时，VO2=?10V；当VO1=?2.5V时，VO2=0V；当VO1=?5V时，VO2=10V。于是最终通过单片机控制输出从0V到-5V的渐变电压就可以得到从-10V到+10V的连续变化电压。

图4-2为单片机输出电压的三倍压电路，当接通电源时，电路中A点电位为0，则B点电位为输入电压V。此时电压V通过D1对C2充电，使C2两端电压为V值，而D2并不导通。当反相器输出电位翻转之后，A点电位上升为V值，于是A′点电位相应上升为2*V值，然后D1反偏，而D2导通。在下一个周期中，B点电位上升为V值B′点电位相应上升为3*V值，故经过D3对D4充电后，使输出电压为3*V。

图4-1DA双极性电压输出电路Figure4-1DAbipolarvoltageoutputcircuit

图4-2三倍压电路

Figure4-2Thethreedoublingcircuit

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4.2采样放大电路设计

20、30μa的测试三极管的交直流放大倍数和输入输出曲线时，需求提供Ib=0、10、

电流值，这样才能较准确地采集三极管共射极的电信号，，由于发射极直接接地，在测试放大倍数和输入输出特性曲线时，基极电压保持在+5V（或-5V）不变。而在实际应用中，因为用固定电阻很难匹配准确，故选用电位器，将阻值精确到适当值后，再接入电路，而电阻之间的切换则使用了继电器来实现。对于集电极电流一般在1微安到10微安，又由于传送到ADC0809转换器的电压要在0-5V之间，所以电阻两端电阻需要经过LM324后满足AD转换器的输入电压要求。同时为了保证测量放大倍数VCE约为10V，集电极再接入电阻进行分压，确保VCE在10V左右。利用两路数据采集电路分别对基极电压和集电极电阻两端电压进行采集，以保证采样精度。又由于三极管有NPN和PNP两种类型，因此参数测试时要求测试电压具有正负两个极性，而一个电压源不可能同时具备正负两个极性，所以电压源电路中需要一个1:1的反向放大电路。

图4-3采样放大电路

Figure4-3Samplingamplifyingcircuit

如上图4-3所示为系统电压源电路中的采样放大电路，当测试NPN型三极管时，单片机P3.2口控制开关，使之与前一个放大器相连，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，电压经过1:1反向放大后直接与第二个放大器相连。

4.3单片机周边电路设计

用AT89C51单片机的三个引脚控制输入输出、时钟、CS和数据输出引脚。在输入输出、时钟的第四个下降沿开始系统内部的采样，在输入输出时钟的第八个下降沿之后

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