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图4系统主程序流程图
3.1极性检测子程序
极性检测子程序主要用于检测二极管的好坏和极性，并为特性测试前的极性匹配提供极性参考。测试时先由电流控制模块给出合适电流值，再由特性测试模块测量二极管电压值，然后控制继电器动作转换二极管的接入极性再测一次，当被测二极管极性与回路外加电流方向与一致时，二极管导通，此时特性测试模块所测到的二极管电压值在0.6~3.6V之间，而当被测二极管极性与回路外加电流方向相反时，二极管截止，特性测试模块测得其两端电压为10V左右，ADC读数满量程(0x0FFF)，据此可判断二极管的极性，若两种情况下测得的二极管电压值均为10V左右或者均接近0V，可判断为二极管已损坏。极性检测子程序流程图如图5：
图5极性检测流程图
3.2特性测试子程序
特性测试子程序主要用于测试二极管的伏安特性，即设定二极管的工作电流，测量其电压值，当进入特性测试环节后，先将二极管匹配极性接入测量回路，加载初始设定值（如50mA），设定值在测量过程中可随时改变，由电流控制模块增大或减小回路电流值使其与设定值一致，然后由特性测试模块测量被测二极管的正向压降，并将测量结果在液晶上实时显示。特性测试流程图如图6：
图6特性测试流程图
3.3伏安特性绘制子程序
伏安特性绘制子程序主要用于绘制二极管正向伏安特性曲线，进入程序后，由电流控制模块给二极管加载1mA初始电流并逐渐增大直至最大，采样并记录二极管的压降，然后将这些值所对应的点依次在显示器上显示，便完成了伏安特性曲线的绘制。绘图过程中或绘图结束后，可随时选择结束绘图或退出伏安特性曲线显示程序。伏安特性曲线显示流程图如图7：
图7伏安特性曲线绘制流程图
4设计中遇到的问题及分析
在硬件设计过程中，遇到了许多问题，下面详细描述其中比较典型的一个问题。
在软硬件设计全部完成后的测试阶段，发现DA输出的电压值在某些点上与理论值不符，具有较大差异并呈现一定的周期性（且都是输出值比理论值小），通过初步分析，认为是DA的控制字写入在某些点上不正确，于是将硬件电路上AD的模拟电压输入引脚断开并直接接在DA电压输出脚，并编写了测试小程序，将0~5V每次递增0.02V对应的控制字写入DA并用AD测其输出电压值并将结果通过串口返回PC，然后将电压理论值与实测值的差值全部导入Excel，然后在Excel中插入这些值的散点图，散点图如图8所示，图中横坐标为电流值，单位为mA，0~250mA电流值分别对应0~5V的电压值（图中截取了0~50mA这一段），纵坐标为输出电压理论值与实际值的差异值，单位为V。
图8输出电压差异值散点图
通过观察散点图，发现这些差异值点确实具有周期性，即每组都是8个点的差异值同时较大或较小，从现象上看，由于DA在某些点上能够正常输出电压说明控制端口正常，因而应该是DA数据端口上某一位出现故障，从而导致该位写到DA中的数始终是0或者1，而因为输出值比理论值小，所以判断是该位始终为零，当DA写数时，若该位本来是0，则电压正常输出，而该位本来是1，则错误的将0写入DA从而导致DA输入电压比理论值小。进一步分析，由于每组大差异值点都是8个，而每次步进0.02V，8个点就是0.16V，而二进制数10000000B对应电压值为0.156V≈0.16V，因此故障为应该是D7位，从而怀疑D7位是否短路到地，通过测试发现该位连接完全正确，于是怀疑是DA内部寄存器故障或单片机故障，而DA内部寄存器故障无法检测，于是检测单片机是否正常，编写小程序令单片机所以数据引脚全部置1，通过万用表测试发现单片机P1.7口（即D7位）为0，其他引脚均正常，于是确定为单片机损坏，更换单片机重新烧写程序再测试，故障顺利排除。
5系统测试
被测二极管采用1N4118，用2个优利德数字万用表UT33D作为测量仪器对系统进行测试，其中一个以毫安档(量程200mA)与被测二极管串联，另一个以直流电压档(量程5V)与被测二极管并联，在不同的设定电流值下测量二极管的实际电流和电压，测试结果如表1。
表1测试数据
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设定电流值
(mA)
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实际电流值
(mA)
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测定压降
(V)
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实际压降
(V)
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10
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10
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0.80
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0.79
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30
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30
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0.86
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0.84
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50
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50
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0.91
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0.90
|
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70
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70
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0.94
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0.92
|
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90
|
90
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0.97
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0.96
|
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110
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110
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1.00
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0.98
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130
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130
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1.01
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1.00
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150
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149
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1.02
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1.00
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170
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169
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1.04
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1.02
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190
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189
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1.05
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1.03
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通过测试结果分析可见，该测试器的测量结果可靠，误差较小，可满足对二极管的一般测试要求。系统误差来源主要有系统误差、DA转换误差和AD转换误差等，另外电流较大时R6虽然由5个电阻并联，但其发热对误差也任有一定影响。
6结束语
本设计以单片机STC89C52芯片为硬件核心部件，利用TLV5613、AD574A、12864液晶显示器等芯片或器件的相应特性，配合一定的软件算法，制作了基于STC89C52单片机的二极管特性测试器，实现了对二极管极性和特性的快速判断和测试。在设计过程中力求硬件电路简单，充分发挥软件编程方便灵活的特点来满足系统设计要求，预留串口可向PC返回测试数据方便分析，可用于一般的二极管特性测试场合。 2/3 首页 上一页 1 2 3 下一页 尾页 |
