基于89C52的二极管特性测试器的设计

　　摘要：利用单片机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”，可对二极管一般特性进行快速测试。通过稳定线性电流源给二极管加载恒定电流，然后由高精度模数转换器测试其压降，以此为基础可判断二极管好坏、检测二极管极性和测试二极管伏安特性等，避免了用万用表测试只能测得极性而不知其特性这一缺点。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。

　　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，在使用前需要确定其好坏和伏安特性是否满足设计要求，从而避免将已损坏的二极管接入电路或因二极管选用不当而对系统造成影响。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。

　　单片机是现代仪器仪表，家用电器，工业仪器等领域应用十分广泛的可编程器件之一，有着价格低廉、编程灵活、体积小、可扩展性强等优点。由于单片机功能的飞速发展，它的应用范围日益拓广，小到玩具，大到机器人，从数据采集，过程控制．模糊控制等智能系统到人类的日常生活都离不开单片机。

　　1系统的硬件设计与实现

　　1．1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4大部分，系统基本框图如图1所示。

　　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，选用12位精度的DAC(Digital-to-AnedIogueConverters，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MSG—G12232液晶模块，该模块具有122x32的分辨率，功耗低，显示质量高，体积小、重量轻，具有8位数据接口可方便地与单片机连接，很适合用于显示系统的测试结果、伏安特性曲线等信息。

　　1．2主要单元电路的设计

　　1．2．1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Iout。当R1～R4精确匹配时，Iout和Vi的关系为：

　　其中Vi=0～5V，R6=20Ω，因此Iout=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输出电压或减小风即可实现。因测试电流同时流过R6，当Iout=250mA时，R6的功率为(0．25)2x20=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100Ω电阻并联代替R6，以分散功耗提高测试精度。

　　1．2．2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Iout引脚接到AD574A的模拟电压输入引脚10VIN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端为高电平时，三极管VT1导通，VCC通过VT1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。