晶体三极管特性曲线测试仪设计

1、晶体三极管特性曲线测试仪设计摘 要晶体管特性曲线测试仪广泛用于科研，实验教学和工业中，论文选题具有实际意义。本文在学习和查阅相关文件的基础上，介绍了实现一个简易晶体管伏安特性曲线测试仪基本原理和实现方案。在系统硬件设计中，以MCS-51单片机最小系统为核心，扩展了人机对话接口、A/D转换接口；采用555振荡器实现了方波和三角波的输出信号，利用计数器74161和DAC0832产生梯形波，通过比较器LM311构成识别晶体管类型的判断。系统的软件设计是在Keil51的平台上，使用C语言与汇编语言混合编程编写了系统应用软件；包括主程序模块、显示模块、数据采集模块和数据处理模块。关键词：晶体管图示仪；

2、伏安特性； 单片机Crystal three transistor characteristic cure testerABSTRACT：Transistor curve tracers used in research, teaching and industrial experiments, the practical significance of topics. In this paper, learning and access to relevant documents, based on the realization of a simple transistor introdu

3、ced voltammetric curve tracers basic theory and programs.In the system hardware design to MCS-51 microcomputer as the core, extending the man-machine dialogue interfaces, A / D conversion interface; Achieved by 555 square wave oscillator and triangle wave output signal, generated using counters 7416

4、1 and DAC0832 trapezoidal wave, Constitute recognition by the comparator LM311 transistor type judgments.The software design is the platform Keil51 using C language and assembly language programming prepared hybrid system application software; Including the main program module, display module, data

5、acquisition module and data processing moduleKEY WORDS: Transistor Tracer , Volt-ampere characteristics, Single slice of machine目录第1章 前 言11.1 设计的背景及意义11.2 晶体管及晶体管特性曲线测试仪历史及研究现状1第2章 晶体管特性曲线测试仪的系统设计32.1 晶体三极管原理及工作状态分析32.2 系统整体框图设计42.3 各模块方案设计与选择52.3.1 555振荡器方波和阶梯波发生模块52.3.2 晶体管放大倍数的显示模块52.3.3 电源供电模块6第

6、3章 系统的硬件设计73.1 MCS-51单片机最小系统73.2 电源电路的设计83.3 AD采样电路设计93.3.1 ADC0809的内部逻辑结构93.3.2 ADC0809引脚结构93.3.3 ADC0809应用说明103.3.4 A/D电路的设计原理113.4 波形电路的设计113.4.1阶梯波与三角波产生电路113.4.2 555振荡器的管脚功能123.5 显示电路设计13第4章 系统的软件设计174.1 系统的软件结构图174.2数据采集电路的软件设计174.3显示电路的软件设计19第5章 系统的调试与测试215.1调试和测试仪器215.2 系统的调试215.3测试结果与分析23结论

7、27致谢28参考文献29附录30III本科毕业设计（论文）第1章 前 言1.1 设计的背景及意义晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种， 从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。 发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电结。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NP

8、N型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。 晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将Ic/Ib的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。 晶体管特性图示仪它是一种能对晶体管的特性参数进行测试的仪器，是用来测量晶体管输入

9、、输出特性曲线的仪器。在实验、教学和工程中通过使用图示仪，可以获得晶体管的实际特性，能更好的发挥晶体管的作用。1.2 晶体管及晶体管特性曲线测试仪历史及研究现状晶体管是半导体做的固体电子元件。导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，就叫半导体。晶体管就是用半导体材料制成的。最常见的是锗和硅两种。半导体是19世纪末才发现的一种材料。许多科学家都投入到半导体的深入研究中。经过紧张的研究工作，美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿三人合作发明了晶体管一种三个支点的半导体固体元件。晶体管被人们称为“三条腿的魔术师”。他们三人也因研究半导体及发现晶体管效应而共同获得1956年最高科学奖诺贝尔物理奖。巴丁和布拉顿实

10、验成功的这种晶体管，是金属触丝和半导体的某一点接触，故称点接触晶体管。这种晶体管对电流、电压都有放大作用。晶体管图示仪是用来测量晶体管输入、输出特性曲线的仪器。在实验、教学和工程中通过使用图示仪，可以获得晶体管的实际特性，能更好的发挥晶体管的作用。晶体管的输出特性是指在一定的基极电流 Ib 时，晶体管集电极与发射极之间的电压 Uce 同集电极电流 Ic 之间的关系。每个 Ib 对应一条输出特性曲线。将多个 Ib 对应的曲线同时显示在示波器上，就可以得到一簇输出特性曲线。晶体管的输入特性是指在一定的 Uce 下，晶体管基极与发射极之间的电压 Ube 同基极电流 Ib 之间的关系。每个 Uce 对

11、应一条输入特性曲线。将多个 Uce 对应的曲线同时显示在示波器上，就可以得到一簇输入特性曲线。第2章 晶体管特性曲线测试仪的系统设计2.1 晶体三极管原理及工作状态分析晶体三极管由集电结和发射结两个PN结构成。根据两个PN结的偏置极性，三极管有截止、放大、饱和3种工作状态。此处以NPN三极管共射极连接为例（如图a、图b所示），简要分析三极管的工作原理及各组态：图2-1三极管共射极连接图（1） 截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，称三极管处于截止状态。此时，uB0

12、，两个PN结均为反偏，iB0,iC0,uCEUCC。三极管呈现高阻抗，类似于开关断开。（2） 放大状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数Ic/Ib，这时三极管处放大状态。此时，uB0，发射结正偏，集电结反偏，iC=iB。（3） 饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小

13、，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态称之为饱和导通状态。 此时，uB0，两个PN结均为正偏，iBIBS(基极临界饱和电流)UCC/Rc ,此时iC=ICS(集电极饱和电流)UCC/Rc 。三极管呈现低阻抗，类似于开关接通。根据警惕三极管工作时各个电极的电位高低，就能判别三极管的工作于何种状态。2.2 系统整体框图设计根据任务要求及电路的实际情况，考虑到单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点，拟采用MCS - 51系列的单片机为核心来实现。该系统原理设计如图2-1所示。图2-2 系统整体原理框图该系统主要由以下几部分构成：(1)555振荡器产波形产生模块(

14、2)DA阶梯波产生模块(3)AD采样模块(4)AT89S52单片机核心最小系统(5)LED显示模块(6)电源供电模块。2.3 各模块方案设计与选择2.3.1 555振荡器方波和阶梯波发生模块要对晶体三极管进行输出特性曲线绘制，则需要将ib作为参变量，一个变化的Vce，采样ic通过示波器进行绘制，即需要在三极管基极加个阶梯波，在集电极加一个锯齿波或者三角波。方案一：采用运算放大器产生一个方波发生电路，此种波形产生电路虽然简单，成本低廉，但是电路复杂并且精度不高。方案二：利用软件编程，通过单片机发出所需要的阶梯波和三角波形，具体做法是在程序中设两个循环，使送入DAC的数字信号依次增大，当增大到一定

15、值是使其循环至最小值再送入DAC并循环输出，这样通过DAC输出的即为阶梯波和三角波，波形的幅度可以通过数字量来进行调节，波形的频率可以通过发送数字量的频率来进行调节，即可添加一定的延时来改变输出波形的频率。方案三：利用硬件搭建信号发生电路。在本设计中需要的是阶梯波和三角波形，首先想到了搭建一个方波发生电路，再利用积分电路使得产生三角波；或者先搭建三角波发生电路，再通过一路比较器电路使其能够产生方波信号。关于阶梯波的产生，利用计数器74161和DAC0832来产生，具体做法是让产生的方波作为脉冲信号送入计数器的CLk端，使得计数器能够循环计数，并把所得的数字量送入DAC0832，当输入达到一定的

16、数字量时，数字量第四位出现“1”，即记数到“8”时，能够通过逻辑门接入自动清零。故通过DAC0832输出的信号为循环的阶梯波。方案一会使得单片机程序负担太重，考虑到51单片机硬件资源上的局限性和软件上的编写、调试时间，方案二来产生所需要的波形，对三极管的基极和集电极进行扫描，就可以得到晶体管的伏安特性曲线。2.3.2 晶体管放大倍数的显示模块利用单片机通过ADC0809来采集晶体管集电极电阻Rb和基极电阻Rc的电压，计算放大倍数并显示出来。方案一：采用八位共阴极数码管动态显示。方案二：采用LCD液晶显示。由于LCD液晶显示的驱动程序复杂，且成本相对较高，因此采用了八位共阴极数码管显示测得的晶体

17、管放大倍数。2.3.3 电源供电模块本次作品的任务中已经提供了 直流电源，而要用到的电源只有 。方案一：采用以LM323为主的电源调节模块将15V电源电压调节至5V。方案二：采用LM317为主的模块，实现电压可调。方案三：采用以LM7805的恒压输出。方案四：采用9V电池经7805得到+5V电源。考虑到本次设计对电源没有正负要求，故使用方案四即可。第3章 系统的硬件设计3.1 MCS-51单片机最小系统在本设计中，考虑到单片机构成的应用系统有较大的可靠性，容易构成各种规模的应用系统，且应用系统有较高的软、硬件利用系数。还具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现。本设计还需要利用单片机的定

18、时计数器、中断系统等等。所以，选择以单片机为核心进行设计具有极大的必要性。 MCS-51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元，以及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在分别加以说明：·中央处理器： 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。·数据存储器(RAM) 内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只

19、能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。·程序存储器(ROM)：共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。·定时/计数器(ROM)：有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。·并行输入输出(I/O)口：共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。·全双工串行口：内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同

20、步移位器使用。·中断系统：具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串口中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。·时钟电路：内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序。图3-1 单片机最小系统本电路使用单片机内部振荡器，12MHz的晶体谐振器直接接在单片机的时钟端口X1和X2，电路中C2、C3为振荡器的匹配电容。该电路简单，工作可靠。3.2 电源电路的设计整个系统由外界提供电源，拟采用9 V电源经7805得到5V电源。电源电路如图3-2。图3-2 电源供电电路3.3 AD采样电路设计3.3.1 ADC0809的内部

21、逻辑结构ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，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。其结构图如图3-3所示：图3-3 ADC0809的结构图3.3.2 ADC0809引脚结构在运用AD时，采用了ADC0809通用模数转换器，取其8路输出的一路。由于其参考电压取5V，直接将其输出接单片机P0口。在连接端口时注意ADC0809为逐次比较，需要将其2.1脚接P0口高位。ADC0809的引脚图如下图3-

22、4所示图3-4 ADC0809的管脚排列图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转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如表3-1所示。表3-1 通道选择表CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ。3.3.3 ADC0809应用说明（1）ADC0809

23、内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。（2）初始化时，使ST和OE信号全为低电平。（3）送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。（4）在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。（5）是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。（6）当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。3.3.4 A/D电路的设计原理ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05V，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。原理图如图3-5所示：图3-5 ADC0809原理图3.4 波形电

24、路的设计3.4.1阶梯波与三角波产生电路在本设计中需要的是阶梯波和类三角波形，我们首先想到了搭建一个方波发生电路，再利用积分电路产生三角波,或者先搭建三角波发生电路，再通过比较器产生方波信号。关于梯形波的产生，我这里利用计数器和DAC0832来产生，具体做法是让产生的方波经过处理后作为脉冲信号送入计数器的CLK端，使计数器能够循环计数，并把计数值送入DAC0832，即可输出循环的阶梯波。但是上面这个方法对输入计数器的CLK信号品质要求较高，用一般运放搭建的方波发生电路输出的信号送入计数器会使得输出阶梯波形不稳定，究其原因，是因为计数器对CLK信号要求很严，而用一般运放搭建的方波发生电路产生的方

25、波有一定的毛刺。用555触发器搭建方波信号发生电路，所产生的方波相对标准，作为CLK信号可以使计数器正常工作。波形发生电路原理框图如下图3-6所示：图3-6 波形产生电路框图3.4.2 555振荡器的管脚功能555电路由电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、放电管和输出缓冲器5个部分组成。它的各个引脚功能如下：1脚：GND(或Vss)外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：VCC(或VDD)外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.516V，CMOS型时基电路VCC的范围为318V。一般用5V。3脚：OUT（或Vo）输出端。2脚：TR低触发端。6脚：TH高触发端。4脚：R是直接

26、清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：CO(或VC)为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。7脚：D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。电阻分压器由三个5k的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同

27、相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。本设计中振荡电路的设计电路如下图3-7所示：图3-7 振荡电路本设计555振荡器用来生成三角波和方波。D1、D2用来决定电容充、放电电流流经电阻的途径（充电时D1导通，D2截止；放电时D2导通，D1截止）。其中：频率： (3-1)占空比： (3-2)幅值：3.5 显示电路设计设计采用数码管显示晶体管的放大倍数，单片机通过ADC0809来测量晶体管基极与集电极的电压，通过

28、各自的采样电阻及其伏安关系，能够计算出两个电流的关系，即可得到晶体管的放大倍数，只要在程序中能够将放大倍数各位逐个的分离出来，并逐位动态显示，即可在数码管上显示出放大倍数。本方案中选用共阴极数码管，通过74HC573进行驱动。显示电路原理框图如下图3-8所示：图3-8显示电路原理框图数码管要能够正常显示，就需要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编

29、程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流

30、控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。经过对两种显示方式的比较分析：静态方式需要大量I/O，而动态扫描显示方式能够节省大量的I/O口，且电路结构也比较简单，显示效果良好，因此最终采用动态扫描显示方式。原理如3-9所示：图3-9 数码管显示电路电路由3个共阴极数码管、一片74HC573构成。数

31、码管字形编码表如表3-2所示：表3-2共阴极数码管字型编码表显 示字 型段 位 编 码对应十六进制编码gfedcba001111110x3f100001100x06210110110x5b310011110x4f411001100x66511011010x6d611111000x7d700001110x07811111110x7f911001110x6f第4章 系统的软件设计4.1 系统的软件结构图软件设计部分就是围绕51单片机来完成相应部分的汇编程序，与硬件设计部分共同完成整个设计，从而达到自己设计所要达到的一起效果。本设计在测量晶体管放大倍数时，需对采集到的数据通过软件编程处理，最后将放大

32、倍数输出显示。启动ADC0809等到锯齿波上升到合适的位置采集通道0的信号Rc两端电压，并送入单片机，以8位数据存储，再采集通道1的信号Rb两端电压，并送入单片机，以8位数据存储，单片机进行数据处理，将数据1存入累加器A，再通过分解出累加器A中的数据，并在数码管各个位上显示，从而得出晶体管放大倍数。软件结构框图如图4-1所示：图4-1 软件流程图根据总的流程图来具体书写各个部分的汇编程序。软件编程是以51单片机为核心进行外围设备的扩展。4.2数据采集电路的软件设计在数据采集中，通过汇编语言编写相应的程序，首先初始化子程序，再通过启动ADC0809采集通道0的信号Rc两端电压，并送入单片机，以8

33、位数据存储，再采集通道1的信号Rb两端电压，并送入单片机，以8位数据存储，单片机进行数据处理。数据采集结构框图如4-2所示：图4-2 数据采集流程图经过软件编程采集到的数据送入单片机进行数据处理，并存入累加器，在由显示部分输出显示。数据采集的具体程序实现如下所示：ORG 0000HMAIN:SETB P2.4 ;寄存器初始化，开中断MOV R0,#37HCLR P3.5 ;采集通道0数据，放入R2SETB P2.7CLR P2.7LCALL DELAYSETB P2.6MOV A,P0MOV R2,ASETB P3.5 ;采集通道1数据，放入R3SETB P2.7CLR P2.7LCALL D

34、ELAYSETB P2.6MOV A,P0MOV R3,A4.3显示电路的软件设计在本设计的模块中，每个模块都是以单片机为核心，在测量放大倍数的设计中，便于直观性，通过数码管显示测得的晶体管放大倍数。单片机通过ADC0809来测量晶体管基极与集电极的电压，通过各自的采样电阻及其伏安关系，能够计算出两个电流的关系，即可得到晶体管的放大倍数，只要在程序中能够将放大倍数各位逐个的分离出来，并逐位动态显示，即可在数码管上显示出放大倍数。具体程序如下所示：ORG 0000HMAIN:MOV R0,#37HMOV R2,#1MOV A,R2 ;显示放大倍数的百位MOV DPTR,#KMOVC A,A+DP

35、TRMOV P1,AMOV A,P2ANL A,#0FEHORL A,#08HMOV P2,AACALL DELAYINC R2MOV A,R2 ;显示放大倍数的十位MOV DPTR,#KMOVC A,A+DPTRMOV P1,AMOV A,P2ANL A,#0FDHORL A,#01HMOV P2,AACALL DELAYINC R2MOV A,R2 ;显示放大倍数的个位MOV DPTR,#KMOVC A,A+DPTRMOV P1,AMOV A,P2ANL A,#0FBHORL A,#02HMOV P2,AACALL DELAYDELAY: MOV R1,#200 ;200us延时DL1:

36、NOP NOP NOP DJNZ R1,DL1 RETK: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;共阴极数码管七段码表 END 第5章 系统的调试与测试5.1调试和测试仪器1.数字示波器：2.模拟示波器：带宽20M，双踪模拟示波器。3.万用表：四位半。5.2 系统的调试系统调试的目的是通过控制程序和硬件电路的配合工作，进行一些操作，以验证系统的软、硬件是否能够完成设计的功能。调试的过程是按照系统的设计功能来划分的。硬件电路系统调试首先是保证各个元件之间以及各个模块之间的连接正确并且接触良好，这是整个硬件电路系统正常工作的前提。接着分别测试各个硬

37、件模块的性能。按照测试性质的不同可分为电压测试和信号测试两种。1.电源模块主要是电压调试。调试结果为：将给定的9V电压降至5V，电压调试的结果与预期目的一致，从而确保了提供给其它模块电压的稳定性。2.单片机输入输出接口主要是信号调试试。根据理论计算和软件仿真的预期结果，再通过对响应的信号进行调试。调试结果与预期结果基本一致，保证了系统按照设计的思路正常运行。3.硬件电路的调试首先是测试所产生的基础波形，方波和三角波。方波是由555组成的振荡器产生的，经过放大后测试波形如图5-1所示。三角波产生后其放大的输出波形如图5-2所示。图5-1方波波形图图5-2 三角波波形图阶梯波的产生是通过数模转换器

38、将产生的方波作为脉冲信号送入计数端，使计数器能够循环计数，并把计数值送入DA转换器，从而输出阶梯波，其波形显示如图5-3所示。图5-3阶梯波波形图5.3测试结果与分析波形可以利用模拟示波器的耦合功能来测试。用通道0测试晶体管的集电极电压，用通道1测试集电极电阻两端的电压，然后将示波器置于X-Y耦合工作方式，即可观察出晶体管的伏安特性曲线。放大倍数测试以单片机为核心通过ADC0809来测量晶体管基极与集电极的电压，通过各自的采样电阻及其伏安关系，能够计算出两个电流的关系，即可得到晶体管的放大倍数，只要在程序中能够将放大倍数各位逐个的分离出来，并逐位动态显示，即可在数码管上显示出放大倍数。输出波形

39、及扫描结果（以NPN型晶体管为代表），用示波器观察晶体管集电极的电压，及Rc两端的电压。集电极波形如图5-4所示，Rc两端的电压波形如图5-5所示。图5-4 集电极电压图5-5 Rc两端电压最终的晶体管伏安特性测试如图5-6所示，调节Rc，及Ib增量后的显示结果如图5-7所示。图5-6 晶体管伏安特性图图5-7 调节Rc及基极电流后的特性图放大倍数测试，由测试结果和万用的测试值对比可以知，测得的值有一定的误差，而且值越大时误差越大，范围为10-20的偏差。如图5-8所示图5-8放大倍数显示由此测试结果，可以看出本设计基本完成了设计要求，可以在示波器上清晰的观察到8条NPN晶体管的伏安特性曲线，

40、可以通过调节电位器调节阶梯波的幅度，进而调节Ib增量。能对给定的晶体管NPN的放大倍数进行测量并显示，但与万用表的测量值有一定的误差，范围为10-20左右，该误差可能来源于ADC0809取样时的误差和软件编程处理时的误差。但总体符合设计要求。结论以MCS-51单片机最小系统为核心的设计能够满足了整个系统的工作需求，系统扩展的人机接口，A/D转换接口有效的实现了数字量和模拟量的相互转换。555振荡器实现了三角波和方波的产生。计数器74161和DAC0832能够产生阶梯波。经过测试，系统各个模块都能正常工作，成功地达到了设计的硬件要求。系统的软件部分是系统实现各种工作状态的关键。通过结合硬件电路，

41、在Keil51的平台上，使用C语言与汇编语言混合编程编写了系统应用程序，使程序能够正常运行，实现了设计的要求。总之，整个系统的工作正常，完成了设计任务的全部要求。致谢参考文献1李玲远，田化梅，宋立新电子技术基础教程：模拟部分M武汉：湖北科学技术出版社，2000 2王琦晶体三极管输出特性曲线教学研究J市场周刊，2008 (11)：155-156 3高文焕，李冬梅电子线路基础M2版北京：高等教育出版社，20054张鑫，华臻，陈书谦单片机原理及应用北京：电子工业出版社，2005.85胡汉才单片机原理及其接口技术北京：清华大学出版社，1996.7.6童诗白模拟电子技术基础M3版北京：高等教育出版 社，

42、20027 袁南、沈平子，电磁量的单位制和单位的复现与传递，北京：机械工业出版社，1986.8高文焕，张尊侨，徐振英，等电子技术试验M北京：清华大学 出版社，20049刘君华.现代检测技术与测试系统设计.西安：西安交通大学出版社，1999.10郭戍生、古天祥、陆玉新、张世箕.电子仪器原理.北京：国防工业出版社，1989.11赵新民、王祁.智能仪器设计基础.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999.12 薛钧义，张彦斌MCS-51/96系列单片微型计算机及其应用西安：西安交通大学出版社，1997.813J.C.Whitaker.Thermal Design of Electronic Equipment,CRC Press LLC.Lond on200114 A.P.Knyupfer.