简单图示仪制作大全(两种简单图示仪制作方法)

　　简单图示仪制作方法一：

　　一）系统原理

　　下图为系统框图。晶体管的输出特性是指在一定的基极电流b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b对应一条输出特性曲线。将多个b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Uhe同基极电流b之间的关系。每个Uce对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。

　　因此，一个简易晶体管图示仪主要由以下三部分组成，即：基极电流产生电路、集电极扫描电压产生电路和放大倍数测量显示电路，如下图所示。当显示晶体管的输出特性时，基极阶梯电流产生电路是由单片机控制DAC2直接产生基极阶梯电流集电极扫描电压产生电路由单片机控制DAC1产生从零开始增大的电压，再经电压放大电路放大以产生所需的扫描电压。当显示晶体管的输入特性时，由单片机控制DAC2直接产：生基极锯齿电流并由单片机控制DAC1、DAC2产生所需的阶梯电压和锯齿波信号再经电压放大电路放大以产生所需的扫描电压。并通过凌阳SPCE061A单片机上的按键，完成上述两模式转换。放大倍数测量显示电路由单片机、数码管和仪表放大电路组成。单片机接收处理采样电压，多次采样取平均、得到放大倍数，再经单片机BCD译码送至外接数码管显示。

　　在电路实现中，本设计同时考虑了提高精确度、精简电路以及低成本等多种因素，做出了多方面的创新与改进。

　　二）硬件设计

　　凌阳SPCE061A单片机功能较强、兼容性好、性价比高，具有体积小、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗小以及具有较商的数据处理和运算能力，系统最高时钟频率可达49MHz，运行速度快。由于单片机内部集成了AD、D/A转换器，故不需外加A/D、D/A器件。通过采样取样，结合内部AD、D/A，构成闭环反馈调整控制，简化r硬件电路，提高了测量精度，同时也能利用软件对测量误差进行补偿，这给调试、维护和功能的扩展、性能的提高，带来了极大的方便。利用麦阳SPCE061A单片机强大的语音播报功能，只要运用简单的凌阳自带音频压缩文件与库文件，就能播报晶体管放大倍数。

　　1.仪表放大器

　　出于提高精确度的考虑，采集电路用三运放组成仪表放大器。如下图所示。利用该电路求出集电极电阻和基极电阻上电压，该电压与电流成正比、故得到电流信号。仪表放大器具有精度高、功耗低、共模抑制比高、工作频带宽和输入阻抗大等优点，可以较精确地测得lc和Ib。再将Uce、IC传送至示波器得到输出特性曲线Ube、Ib传送至示波器得至输人特性曲线。

　　2.极性判别电路

　　晶体管类型判别电路利用同相比较器。如下图所示。由于NPN型和PNP型晶体管的电流流向相反，根据理论并反复测量得到，当两种晶体管按图中电路结构且连接方式相同时（即集电极接上端，发射极接下端），若晶体管为NPN型时，射极电压最大约为1V，而PNP型时射极电压最小约为6V。据此将设定合适门限电压，接入反相输入端。当晶体管为NPN型时，射极电压一直小于门限电压，因此发光二极管不亮当晶体管为PNP型时，射极电压超过门限电压，输出高电平，发光二极管亮，即可判别晶体管类型。

　　3.显示电路

　　对显示电路，本设计放弃了复杂的多个数码管译码器7448驱动数码管显示的传统电路，利用软件编

　　程完成译码过程，通过10口直接驱动数码管显示。

　　4.制版与焊接

　　为了更好的实现本设计，设计印刷电路板时，应注意敷铜线要尽可能短、并避免相互平行以减少寄生电容。敷铜线的拐弯处应为圆角或斜角。敷铜线宽度与相邻敷铜线之间的间距最好不要低于03mm。敷铜线的公共地线应该尽可能放在电路板的边缘部分。在电路板上应该尽可能多地保留铜箔做地线，这样可以使屏蔽能力增强。模拟电路与数字电路单点接地以消除干扰。

　　另外对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个环路或网格一即构成一个地网来使用，而模拟电路的地线则不能这样排布。

　　印刷电路板完成后，按照尺寸由小到大焊接元件，次序：电阻，电容，二极管，三极管，其他元件等。集成电路安全焊接顺序为：地端-输出端-电源端-输入端。焊接时间在保证焊接质量的前提下尽可能短，每个焊点最好用3s，以免损坏器件。随时去烙铁头杂质，避免使用过多的焊剂。焊接结束后，需要检查有无漏焊、虚焊现象。检查时，可用镊子将每个元件轻轻提一提，看是否动摇。

　　三）软件设计

　　总的工程程序包括初始化程序、DAC同步输出一路锯齿波和一路阶梯波程序、VO定时采样进行AD转换程序以及语音播报程序。其中，通过按键选择输出特性模式（DAC2产生阶梯电流，DAC1产生锯齿电压）与输入特性模式（DAC2产生锯齿电流，DAC1产生阶梯电压）。总流程图如下图所示。

　　经检测，本图示仪运行稳定、可靠，采集数据比较准确，能正确判断晶体管极性并配有语音播报，取得了令人满意的效果。

　　放大倍数测试数据如下表所示。输出特性曲线如下图所示。下表放大倍数沙则试数据（采用DT9806型四位半数字万用表）

　　简单图示仪制作方法二：

　　系统组成

　　本系统由硬件和软件两部分组成。系统的总体硬件结构如图1所示。以C8051F020单片机为核心，构成基极电流阶梯波发生电路、集电极阶梯波发生电路，辅以V/I转换电路、键盘控制单元和LCD显示电路等。软件部分主要完成信号的检测及处理，设备的控制和驱动等功能。

　　硬件电路设计

　　1.基极阶梯电流产生电路

　　由C8051F020控制片内外设DAC1产生8阶阶梯电压。C8051F020中的DAC是电压输出型，需要再通过V/I转换电路（电压/电流转换电路）转换成电流。晶体管基极电流一般在几微安到几十微安左右，可直接将V/I转换输出做为晶体管基极电流。

　　极性转换电路是为了测试NPN和PNP晶体管时改变输出极性而设的，电路图如图2所示。

　　当对NPN管进行测量时，S1闭合，S2断开，C8051F020的DAC端口输出的正电压直接加到放大电路或V/I转换电路上；当对PNP管进行测量时，S1断开，S2闭合，DAC端口输出的正电压经一级反相后变为负电压加到放大电路或V/I转换电路上。

　　V/I转换电路原理如图3所示，由运放A1组成同相加法电路，运放A2构成电压跟随器，将UB经隔离后反馈到输入端起到补偿作用，图中R1=R2=R3=R4=10K。显然，UO2=UB。当UI保持恒定时，IR0保持恒定，由于A2的隔离作用，IB也保持恒定，与UBE的大小无关。

　　2.集电极扫描电压产生电路

　　由C8051F020控制片内外设DAC0产生阶梯电压，由于集电极扫描电压一般需要20V以上，DAC0转换出来的电压远远不足提供晶体管集电极扫描电压，因此需要再经过放大电路放大电压直至所需的集电极扫描电压大小。

　　3.调理电路

　　调理电路接在负载电阻RC两端，由极性转换部分和幅度变换部分构成，对测量的电压信号进行调理，使之满足A/D转换器对信号要求。两路调理电路完全相同，图4为其中一路。

　　RC作为集电极负载电阻，同时也兼作测量IC的取样电阻。为了减少测量电路的负载效应，提高IC的测量精度，调理电路的输入电阻应较大。

　　4.LCD液晶显示控制电路

　　本系统所使用的LCD液晶屏为PG12864LRS-JNN-H，它是一块128X64字符显示点阵的液晶显示模块，它有8个并行线数据通信端口，以黑色点阵，换色背景形式显示，拥有独立的LED背光电源，工作温度宽，超薄外型，属工业级LCM。表1给出了该液晶显示模块的引脚说明。

　　PG12864LRS-JNN-H的液晶显示电路如图5所示。当C8051F020单片机与液晶屏如此连接之后，就必须在软件中给出单片机与液晶的连接端口定义：

　　#defineLCM12864_DB7_DB0P4//定义LCM12864的数据总线

　　sbitLCM12864_RS=P2^6;

　　//定义LCM12864的RS控制线

　　sbitLCM12864_RW=P2^1;

　　//定义LCM12864的RW控制线

　　sbitLCM12864_E=P2^4;

　　//定义LCM12864的E控制线

　　sbitLCM12864_CS1=P2^7;

　　//定义LCM12864的CS1控制线

　　sbitLCM12864_CS2=P2^5;

　　//定义LCM12864的CS2控制线

　　sbitLCM12864_RESET=P2^3;

　　//定义LCM12864的RESET控制线

　　5.系统PCB图

　　系统PCB设计如图6所示。

　　软件设计

　　主程序功能是初始化及按键监控。如图7所示，T0定时每30μS中断一次，其功能是在每次增加UCE后，延时30μS，待Ic稳定后再进行A/D转换，在T0中断服务程序中，停止T0，启动A/D，并启动T1。T0定时器在T1中断服务程序中启动，从而使T0、T1交替工作。

　　基极阶梯波由C8051F020单片机内的数模转换（DAC1）来产生，通过编程控制发生8级基极阶梯波。本系统中，设定每增加一级基极阶梯波，送到基极的电压就增加0.3V，即IB增加3μA。

　　集电极扫描电压由C8051F020单片机内的数模转换（DAC0）来实现。由于DAC0是12位的数模转换，为便于运算计数，将集电极扫描电压UCE计数105次为一个扫描周期，经计算十六进制数每27H，UCE加1。如图8程序流程图所示，当UCE计数溢出，集电极阶梯波IB增加一级。

　　定时器1每125μS中断一次，UCE加1，经D/A输出后使UCE上升一个阶梯，当UCE从0变到104，变化了一个周期时，IB加1，经D/A输出后IB增长一个阶梯。当IB从1变到8溢出时，IB置1，显示完一族输出特性曲线。

　　因此使用描点法就可以画出晶体管输出特性曲线，在DAC0和DAC1每转换一次是获得IC值和UCE值，再通过DrawPoint（）函数在坐标屏上画出该点，直至画完一族输出特性曲线。DrawPoint（）函数程序代码如下：

　　voidDrawPoint（unsignedcharx，unsignedchary）

　　{

　　unsignedcharDX=（y》》3）;

　　//计算出属于哪个字节

　　unsignedcharBX=y-（DX《《3）;

　　//计算属于字节哪一位

　　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（）函数从LCM12864指定点读取一字数据，LCM12864_Write1Byte_X_Y（）函数向LCM12864指定点写入一字节数据，具体程序代码可查阅PG12864LRS-JNN-H技术手册。