论文摘要：利用单片机所具有的智能程序控制的特点，设计了基于STC89C52单片机的“二极管特性测试器”。该装置的功能有：判断二极管好坏、检测二极管极性和测试二极管伏安特性等。测试过程中可设定二极管的工作电流，测量并显示二极管在设定工作电流下的压降以及正向伏安特性曲线。该装置可用于电子设计制作过程中对二极管进行快速测试，以确定被测二极管是否满足电路的设计要求。
论文关键词：二极管,极性,测试器,单片机
概述
二极管是现代电子设计与制造行业中最常用的元器件之一，而不同的二极管其伏安特性则不尽相同，因此在使用前需要确定其好坏和伏安特性是否满足设计要求，从而避免因将已损坏的二极管接入电路或二极管选用不当可能对系统造成的影响。本装置以MCU（MicroControllerUnit，微控制单元）为核心单元对二极管特性进行测试，可以快速确定二极管的相关参数是否满足设计要求，减少设计后期故障排查的工作量。本测试器可判断二极管的好坏、判别二极管的极性以及测试二极管的伏安特性，特性测试中可设定二极管的工作电流，测量并显示二极管的压降，还能根据测试者需要绘制二极管的正向伏安特性曲线。硬件预留串口可与PC进行串口通信向PC返回测试数据方便调试及数据分析。
2系统的硬件设计与实现
2.1系统硬件的基本组成部分
系统主要可以划分为程序控制模块、电流控制模块、特性测试模块和显示模块等四大部分，系统基本框图如图1所示。
图1系统基本框图
程序控制模块：采用STC89C52单片机为程序控制芯片，接受用户指令，控制各硬件部分协调工作，程控模块为核心控制模块。
电流控制模块：为了获得较高的控制精度，故选用12位精度的DAC(Digital-to-AnalogueConverters，数模转换器)TLV5613加上V/I转换电路输出稳定电流值加载到测量回路，用于控制二极管的工作电流。
特性测试模块：为了提高测量精度，采用12位精度ADC(Analogue-to-DigitalConverters，模数转换器)AD574A，AD574A是一种单片高速并行12位逐次比较型ADC，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，因此普遍被应用于微电脑的接口设计上，在该装置中用于测量回路中被测二极管的电压，对二极管的好坏判断、极性判别和特性测试提供数据参考。
人机交互：由按键组成，可以手动设置二极管电流、选择是否绘制伏安特性曲线等。
预留串口：RS232串口，可通过串口向PC机返回测试数据，方便调试。
显示模块：采用12864图形点阵液晶显示器RT-T12864E，该液晶使用ST7902控制器，5V电压驱动，带背光，主要由行驱动器/列驱动器及128´64全点阵液晶显示器组成，内置国标GB2312码简体中文字库（16´16点阵）、128个字符（8´16点阵）及64´256点阵显示RAM（GDRAM），可显示汉字及图形，可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8位并行及串行两种连接方式。很适合用于本系统的测试结果、伏安特性曲线等信息的显示。
2.2主要单元电路的设计
(1)电流控制电路
电流控制电路采用数模转换器芯片TLV5613加上V/I转换电路构成稳定电流源，可通过单片机程序控制输出所需要的电流给测量回路供电以满足系统测试对电流的要求。在极性测试环节可给出合适的电流值，便于系统测量二极管电压值并据此判断二极管的好坏及极性；在特性测试环节可根据设定电流值增大或减小回路电流使其与设定值一致；在伏安特性曲线绘制环节可给出由小到大逐渐增大的电流值便于系统采样绘图。
图2为将TLV5613输出的电压转换为稳定电流源的V/I转换电路，该电路具有恒流作用，TLV5613的输出电压接Vi端，可获得稳定的电流值I。当R1～R4精确匹配时，I和V的关系为：
I=Vi÷R6
其中V=0~5V，R6=20，因此I=0~250mA，可1mA步进。经实测分析发现该电流源的V-I线性度非常好。若需要更大的电流，可通过修改硬件设计，增大DAC输出电压或减小R6即可实现。
因测试电流同时流过R6，当I=250mA时R6的功率为(0.25)×10＝1.25W，此时R6发热明显从而影响测试精度，在实际电路中应用5只100电阻并联代替R6，以分散功耗提高测试精度。
图2电流控制电路
(2)特性测试电路
电压测量采用模数转换芯片AD574A，电路中将电流控制电路的I引脚接到AD574A的模拟电压输入引脚10V即可。
特性测试电路如图3所示，图中左侧为继电器控制电路，当CTRL端为低电平时，三极管Q1导通，VCC通过Q1加载到继电器5引脚，继电器动作，被测二极管接入极性转换，二极管极性匹配后，即可进行特性测试。
图3特性测试电路
3系统软件的设计
系统主程序包括极性检测、特性测试和伏安特性曲线绘制三个子程序，主程序流程图如图4。测试时先将待测二极管接入测量回路并打开电源，程序自动开始检测二极管好坏和极性，检测完毕后根据检测结果进入二极管特性测试环节或报错，特性测试环节可测量和显示二极管的设定工作电流值及正向压降等信息，也可根据实际情况选择进入二极管伏安特性曲线绘制程序。 1/3 1 2 3 下一页 尾页 |
