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基于51单片机的晶体管特性测试系统的设计本设计基于STC89C52RC单片机，构建一个简易的晶体管特性测试系统。系统主要由单片机最小系统、恒流源电路、电压采集电路、液晶显示模块和按键操作界面组成。通过单片机控制恒流源对晶体管施加不同基极电流，采集集电极与发射极之间的电压变化，从而绘制出晶体管的输出特性曲线。系统采用ADC0804模数转换芯片对采集到的电压信号进行数字化处理，利用LCD1602液晶屏实时显示测试参数和结果，并通过按键设置测试条件。该系统能够实现对NPN型晶体管（如9013）的基本特性测试，具有结构简单、成本低廉、操作方便等特点，适用于教学实验与电子基础测量场景。
目前市场上存在多种晶体管特性图示仪，用于观察及 测量晶体管各种输入输出特性，其性能较好、精度较高，但 这些仪器一般采用模拟电路制作，制作复杂，而且价格昂 贵。部分小型的晶体管特性图示仪采用数字电路制作 价格低廉，但测量精度较低，而且测量的参数种类较少，一 般只能测量输出特性）。本文所介绍的晶体管特性测试 系统各组成部分采用通用的集成芯片实现，制作相对简单 且成本较低，使用也很方便，并且能够对频率特性进行 测量。
整个系统的框架如图1所示，系统的测试对象主要包 括晶体管输入输出特性曲线、频率响应特性、交直流放大 倍数等特性参数。本系统的控制及数据处理属于中等复 杂程度，采用8位单片机AT89S52就可以满足系统要求。 系统的输入输出特性测量和频率特性测量部分各使用 片单片机控制。 数控电流源接在晶体管的基极，数控电压源接在发射 极与集电极两端。数控电流源在单片机1的控制下产生 逐渐增大的基极电流数控电压源在单片机1的控制下产
生逐渐增大的集电结电压U。。在进行晶体管输入特性测 量时，先固定U。为一定值，然后从0开始逐渐增大基极电 流。A/D转换器通过测量电路来检测U。，将A/D转换的 数据存储并处理后输出到显示电路。在测量晶体管输出 特性时，数控电流源在单片机1的控制下产生一定频率的 阶梯电流，数控电压源在单片机1的控制下产生一定频率 从0～20V的扫描电压。提取表征集电极电流1的电压 给示波器Y轴显示输出特性曲线
图1晶体管特性测试系统总框图
在测量频率特性时，数控频率源在单片机2的控制下 产生频率逐渐增大的交流信号。此交流信号接入由待测 晶体管和辅助电路组成的基本阻容耦合共射放大电路。 将放大电路的输出与输入信号分别接入示波器的Y1和 Y2通道。通过示波器显示的波形来测量交流放大倍数的 变化及相位特性。当放大倍数降低至一定程度时由频率 显示部分读出共射截止频率。数控频率源可以产生多种 波形，可以通过运行不同的波形产生程序来对晶体管的各 种频率性能进行测量，这是本系统的特点之一，可以通过 只改变程序来实现各种信号波形的测试功能。在对不同 参数和管型测量时，系统采用相应的模式转换开关使硬件 电路工作在对应管型的待测模式。
数控电流源采用了D/A转换芯片DAC0832，在电路 中采用了CMOS电流开关和控制电路，从而达到较低的功 耗和较低的输出漏电流误差，利用单片机即可控制其工 作。数控电压源是在DAC0832基础上，在其输出端加接 OPA27，将电流信号变换成电压输出就实现可控电压源 其后再接相应的运放实现双极性可控电压
如图2所示，采用DDS芯片AD9852形成单片机控制 的DDS实用电路。由于AT89S52采用CMOS工艺，供 电电压是+3.3V，存在TTL电路和CMOS电路的电平转 换问题，应用Philips的74LVT245B实现+5V电源下的 逻辑电平到+3.3V逻辑电平的转换。DDS数控频率源 具有带宽较宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位 连续、控制灵活方便等方面的特点。
图2数控频率源的系统框图
银胜等：基于51单片机的晶体管特性测试系统
频率特性测量电路如图3所示，将示波器的两个通道 Y1、Y2接到电路上就可以实现晶体管频率特性的测量 DDS数控频率源在程序控制下产生频率逐渐增大的正弦 信号，通过示波器观察晶体管的交流放大特性，在放大倍 数减小到一定程度时，在DDS数控频率源的LCD上读出 晶体管共射截止频率。通过DDS数控频率源的键盘可以 更改测试频率和波形，进而可以对晶体管的频率特性作比 较全面的测试。
图3频率特性测试电路原理图
系统显示部分采用LCD，输入输出特性测试部分使用 点阵图型LCD，频率特性测试部分使用字符 型LCD。频率特性测试部分的显示电路采用直接访 问方式连接。在点阵图型LCD显示中，采用HD61202 液晶显示驱动器直接与8位微处理器相连接，也可与 HD61203配合对液晶屏进行列、行驱动。
系统程序主要由初始化程序、中断服务程序、按钮控 制程序、显示程序、接口扩展程序等组成。输入输出特性 测试的软件设计关键是基极阶梯电流产生部分和集电极 扫描电压产生2部分，由两个定时器中断服务程序来完 成。基极阶梯电流产生部分由定时器0来完成，流程图如 图4所示，定时器0的输出频率为500Hz×8级，以 12MHz晶振计算，每隔1/4000s就需要更新一次输出，其 定时间隔为250us。集电极扫描电压的产生由定时器1来 完成，定时器1产生的锯齿波是从0V开始连续变化的，当 到达所设定的最大值时.又从0V重新开始输出。同时
由于定时器1的输出频率比较高，如按每周期锯齿波输出 50个数字量来计算，定时器1每秒输出次数为500Hz× 8级×50。采用12MHz晶振时，每隔5us就需更新一次 为了节省时间，定时器1采用自动重装模式，其定时间隔 为5口s。设定定时器1的输出数字量为从128开始到255 （对应的扫描电压的大小从0～20V），然后再从128开始 循环即可
图4中断服务程序流程图
输出特性曲线通过LCD显示的设计与通过示波器显 示测试原理及电路相同，但扫描电压频率不同，ADC0809 的转换速度比DAC0832慢，所以在程序设计上要降低扫 描电压的频率，频率需要降低20倍以上。 数控频率源的程序流程如图5所示。设置AD9852为 串口工作方式，通过查询键盘按键的被按情况来确定输入 的频率控制量（具体的频率值、频率步进值、波形），通过查 表及计算处理后控制AD9852送出相应频率的波形，通过 显示程序显示频率值及波形代码
图5数控频率源软件流程图
输入特性测量中，其输出电流为：lout1=（Ve/Ra） Dx/256），R为15kQ，计算出最大输出电流约为 D.33mA.因此通过控制数字量D、的大小就可以得到所需
的电流，D.在单片机控制下可由0开始逐渐加1直至255。 发射结压降U跟随控制电流变化，变化范围约为0.6～ 0.8V。单片机通过ADC0809获得一组发射结压降U跟 随控制电流变化的数值，存入内存单元，处理后将数据送 给显示电路输出，得到输入特性曲线。 输出特性测试中.阶梯电流产生电路由AT89S52控 制DAC0832产生每秒500Hz的8级阶梯电流做为基极电 流，扫描电压产生电路由AT89S52控制另一个DAC0832 来产生每秒500Hz×8级（即4000Hz）的锯齿波，确保两 个DAC产生的波形在每个周期开始时同步。示波器的X 通道时间档位选择50μs/div。测量中可将集电极电流L 用发射极电流1来代替，则可在1回路上接一个取样电阻 R。，其电压降等于LR，这个电压便直接反映了L即I的 变化。为了提高精度对这个电压进行10倍放大，此倍数 不会使待测电压超过A/D转换器的量程。放大后的电压 信号通过接示波器Y通道显示。 为确认系统的测量精度，这里对一些常见的NPN管 (9013、3DG6C及BD241）及PNP管（9012、TIP112及 2SD1445）进行了测试。通过四位半数字万用表检验系统 的电流、电压的测量精度，并对本系统测出的值与北方思 源的QT2晶体管特性图示仪测量结果进行比较，测试结果 表明：在测试低频中小功率三极管时，在选定L=10UA及 20uA时，放大倍数测量误差较小，均在2%以内，在非饱 和情况测试下，L选择适中时误差最小，数据处理后通过 LCD显示输出特性曲线中间部分非常理想，和理论输出特 性曲线误差极小，测量的截止频率误差在5%左右。测量 高频小功率三级管（3DG6C)时，误差稍微增大，但频率特 性测量较好。测量大功率三极管（BD241和2SD1445）时 输入输出特性误差明显增大，达到3%～8%。综合分析系 统在测量中小功率的三极管的输入输出及频率特性测量 精度较高?
从测试结果上来看，采用单片机控制的晶体管特性测 试系统测试中小功率的三极管特性时，误差小，系统具有 较高的实用价值：系统具有一定的扩展性，除测试晶体管 输入输出、击穿及频率特性外，可利用单片机与PC机串口 通信db34／t 4230.4-2022 重点行业挥发性有机物治理环境管理技术规范 第4部分：焦化行业，实现结果打印、数据存储及转换处理等功能
100r/min，则电机运转1周所用时间应为0.6s。根据系 统指标，转速的周期准确率应优于1×10”s，转速的周期 稳定度应优于1×10°s。表1所示是根据上述测量方法 得到的计数值以及误差。 由表中数据可以看出电机运行较平稳，速度的周期准 确度已基本达到指标要求.但周期稳定性有待进一步 改进。
基于DS89C450单片机的转速测量系统，具有硬件电 路简单，程序编程简单和运算速度快，测速范围宽，抗干扰 性好的特点。在设计的信号处理电路中经过滤波，能够进 一步减少误差.使测速精度得到提高。
表1给定转速是100r/min时的测量结果
张国斌等：基于单片机的交流伺服电机转速控