簡單圖示儀制作方法一：

　　一）系統原理

　　下圖為系統框圖。晶體管的輸出特性是指在一定的基極電流b時，晶體管集電極與發射極之間的電壓Uce同集電極電流IC之間的關系。每個b對應一條輸出特性曲線。將多個b對應的曲線同時顯示在示波器上，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，晶體管基極與發射極之間的電壓Uhe同基極電流b之間的關系。每個Uce對應一條輸入特性曲線。將多個Uce對應的曲線同時顯示在示波器上，就可以得到一簇輸入特性曲線。

　　因此，一個簡易晶體管圖示儀主要由以下三部分組成，即：基極電流產生電路、集電極掃描電壓產生電路和放大倍數測量顯示電路，如下圖所示。當顯示晶體管的輸出特性時，基極階梯電流產生電路是由單片機控制DAC2直接產生基極階梯電流集電極掃描電壓產生電路由單片機控制DAC1產生從零開始增大的電壓，再經電壓放大電路放大以產生所需的掃描電壓。當顯示晶體管的輸入特性時，由單片機控制DAC2直接產：生基極鋸齒電流并由單片機控制DAC1、DAC2產生所需的階梯電壓和鋸齒波信號再經電壓放大電路放大以產生所需的掃描電壓。并通過凌陽SPCE061A單片機上的按鍵，完成上述兩模式轉換。放大倍數測量顯示電路由單片機、數碼管和儀表放大電路組成。單片機接收處理采樣電壓，多次采樣取平均、得到放大倍數，再經單片機BCD譯碼送至外接數碼管顯示。

　　在電路實現中，本設計同時考慮了提高精確度、精簡電路以及低成本等多種因素，做出了多方面的創新與改進。

　　二）硬件設計

　　凌陽SPCE061A單片機功能較強、兼容性好、性價比高，具有體積小、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗小以及具有較商的數據處理和運算能力，系統最高時鐘頻率可達49MHz，運行速度快。由于單片機內部集成了AD、D/A轉換器，故不需外加A/D、D/A器件。通過采樣取樣，結合內部AD、D/A，構成閉環反饋調整控制，簡化r硬件電路，提高了測量精度，同時也能利用軟件對測量誤差進行補償，這給調試、維護和功能的擴展、性能的提高，帶來了極大的方便。利用麥陽SPCE061A單片機強大的語音播報功能，只要運用簡單的凌陽自帶音頻壓縮文件與庫文件，就能播報晶體管放大倍數。

　　1.儀表放大器

　　出于提高精確度的考慮，采集電路用三運放組成儀表放大器。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。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點，可以較精確地測得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，根據理論并反復測量得到，當兩種晶體管按圖中電路結構且連接方式相同時（即集電極接上端，發射極接下端），若晶體管為NPN型時，射極電壓最大約為1V，而PNP型時射極電壓最小約為6V。據此將設定合適門限電壓，接入反相輸入端。當晶體管為NPN型時，射極電壓一直小于門限電壓，因此發光二極管不亮當晶體管為PNP型時，射極電壓超過門限電壓，輸出高電平，發光二極管亮，即可判別晶體管類型。

　　3.顯示電路

　　對顯示電路，本設計放棄了復雜的多個數碼管譯碼器7448驅動數碼管顯示的傳統電路，利用軟件編

　　程完成譯碼過程，通過10口直接驅動數碼管顯示。

　　4.制版與焊接

　　為了更好的實現本設計，設計印刷電路板時，應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該盡可能放在電路板的邊緣部分。在電路板上應該盡可能多地保留銅箔做地線，這樣可以使屏蔽能力增強。模擬電路與數字電路單點接地以消除干擾。

　　另外對數字電路的PCB可用寬的地導線組成一個環路或網格一即構成一個地網來使用，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為：地端-輸出端-電源端-輸入端。焊接時間在保證焊接質量的前提下盡可能短，每個焊點最好用3s，以免損壞器件。隨時去烙鐵頭雜質，避免使用過多的焊劑。焊接結束后，需要檢查有無漏焊、虛焊現象。檢查時，可用鑷子將每個元件輕輕提一提，看是否動搖。

　　三）軟件設計

　　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定時采樣進行AD轉換程序以及語音播報程序。其中，通過按鍵選擇輸出特性模式（DAC2產生階梯電流，DAC1產生鋸齒電壓）與輸入特性模式（DAC2產生鋸齒電流，DAC1產生階梯電壓）。總流程圖如下圖所示。

　　經檢測，本圖示儀運行穩定、可靠，采集數據比較準確，能正確判斷晶體管極性并配有語音播報，取得了令人滿意的效果。

　　放大倍數測試數據如下表所示。輸出特性曲線如下圖所示。下表放大倍數沙則試數據（采用DT9806型四位半數字萬用表）

　　簡單圖示儀制作方法二：

　　系統組成

　　本系統由硬件和軟件兩部分組成。系統的總體硬件結構如圖1所示。以C8051F020單片機為核心，構成基極電流階梯波發生電路、集電極階梯波發生電路，輔以V/I轉換電路、鍵盤控制單元和LCD顯示電路等。軟件部分主要完成信號的檢測及處理，設備的控制和驅動等功能。

　　硬件電路設計

　　1.基極階梯電流產生電路

　　由C8051F020控制片內外設DAC1產生8階階梯電壓。C8051F020中的DAC是電壓輸出型，需要再通過V/I轉換電路（電壓/電流轉換電路）轉換成電流。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轉換輸出做為晶體管基極電流。

　　極性轉換電路是為了測試NPN和PNP晶體管時改變輸出極性而設的，電路圖如圖2所示。

　　當對NPN管進行測量時，S1閉合，S2斷開，C8051F020的DAC端口輸出的正電壓直接加到放大電路或V/I轉換電路上；當對PNP管進行測量時，S1斷開，S2閉合，DAC端口輸出的正電壓經一級反相后變為負電壓加到放大電路或V/I轉換電路上。

　　V/I轉換電路原理如圖3所示，由運放A1組成同相加法電路，運放A2構成電壓跟隨器，將UB經隔離后反饋到輸入端起到補償作用，圖中R1=R2=R3=R4=10K。顯然，UO2=UB。當UI保持恒定時，IR0保持恒定，由于A2的隔離作用，IB也保持恒定，與UBE的大小無關。

　　2.集電極掃描電壓產生電路

　　由C8051F020控制片內外設DAC0產生階梯電壓，由于集電極掃描電壓一般需要20V以上，DAC0轉換出來的電壓遠遠不足提供晶體管集電極掃描電壓，因此需要再經過放大電路放大電壓直至所需的集電極掃描電壓大小。

　　3.調理電路

　　調理電路接在負載電阻RC兩端，由極性轉換部分和幅度變換部分構成，對測量的電壓信號進行調理，使之滿足A/D轉換器對信號要求。兩路調理電路完全相同，圖4為其中一路。

　　RC作為集電極負載電阻，同時也兼作測量IC的取樣電阻。為了減少測量電路的負載效應，提高IC的測量精度，調理電路的輸入電阻應較大。

　　4.LCD液晶顯示控制電路

　　本系統所使用的LCD液晶屏為PG12864LRS-JNN-H，它是一塊128X64字符顯示點陣的液晶顯示模塊，它有8個并行線數據通信端口，以黑色點陣，換色背景形式顯示，擁有獨立的LED背光電源，工作溫度寬，超薄外型，屬工業級LCM。表1給出了該液晶顯示模塊的引腳說明。

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

　　#defineLCM12864_DB7_DB0P4//定義LCM12864的數據總線

　　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PCB圖

　　系統PCB設計如圖6所示。

　　軟件設計

　　主程序功能是初始化及按鍵監控。如圖7所示，T0定時每30μS中斷一次，其功能是在每次增加UCE后，延時30μS，待Ic穩定后再進行A/D轉換，在T0中斷服務程序中，停止T0，啟動A/D，并啟動T1。T0定時器在T1中斷服務程序中啟動，從而使T0、T1交替工作。

　　基極階梯波由C8051F020單片機內的數模轉換（DAC1）來產生，通過編程控制發生8級基極階梯波。本系統中，設定每增加一級基極階梯波，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單片機內的數模轉換（DAC0）來實現。由于DAC0是12位的數模轉換，為便于運算計數，將集電極掃描電壓UCE計數105次為一個掃描周期，經計算十六進制數每27H，UCE加1。如圖8程序流程圖所示，當UCE計數溢出，集電極階梯波IB增加一級。

　　定時器1每125μS中斷一次，UCE加1，經D/A輸出后使UCE上升一個階梯，當UCE從0變到104，變化了一個周期時，IB加1，經D/A輸出后IB增長一個階梯。當IB從1變到8溢出時，IB置1，顯示完一族輸出特性曲線。

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

　　voidDrawPoint（unsignedcharx，unsignedchary）

　　{

　　unsignedcharDX=（y》》3）;

　　//計算出屬于哪個字節

　　unsignedcharBX=y-（DX《《3）;

　　//計算屬于字節哪一位

　　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（）函數從LCM12864指定點讀取一字數據，LCM12864_Write1Byte_X_Y（）函數向LCM12864指定點寫入一字節數據，具體程序代碼可查閱PG12864LRS-JNN-H技術手冊。