创新实验项目中期报告书(定稿)

编号：长沙理工大学大学生研究性学习与创新性实验计划项目中期报告书项目名称：带温度参数晶体管特性测试仪的研制项目类别：□学生自主创新性实验项目□√教师指导选题创新性实验项目学院名称：物理与电子科学学院（盖章）项目组负责人：向昊（签名）导师姓名：邓敏（签名）学院负责人：（签名）填表日期：2010年4月26日教务处制二〇一〇年四月一、项目研究进展情况（对照项目建设任务计划书的执行情况）带温度参数晶体管特性测试仪的研制这个项目是一个涉及到多方向多领域的综合型创新项目设计，目的是为了设计一套摆脱老式晶体管特性测试仪体积大、数据冗长、速度慢、价格昂贵等缺点的实用型带温度参数晶体管特性测试仪。由于涉及到了多项创新之处，完成这项设计，要求项目组成员同时完成温度传感器、晶体管电流特性的测量、单片机数据处理、单片机与PC机串口通信、VB编程等多项设计。本项目大至分为四个主要模块：（1）晶体管测量环境温度模拟模块，主要为了创造合适的温度场所满足测量电路对温度的需求。（2）晶体管电流特性测量电路，制作一个模拟电路测量被测三极管的电流电压关系。（3）单片机数据处理系统，包括晶体管电流特性数据与传感器温度的接收与处理。（4）PC机与单片机串口通信及数据分析系统，完成与单片机的数据传输。按照项目的开发思路，一个系统的开发需要经过下列步骤：整个模块的规划与分析，指出各个分布模块实现中可能出现的问题及各个模块的大至流程，并作出带温度参数晶体管特性测试仪的可行性分析。对带温度参数晶体管特性测试仪进行需求分析，包括需求综述、数据要求两个部分的内容，给出了整体模块的高层逻辑模型图。对系统作出了总体分析，构建了系统流程图，并对模块的划分与功能作出了说明。对各个分部模块进行详细设计，对系统进行了测试并指出了存在的问题，完成各个模块之间的衔接，对系统的整个设计过程进行小结。目前，完成了带温度参数晶体管特性测试仪研制的总体规划与分析，以及完成了各分布模块的一部分，已经基本上完成了晶体管电流特性测量电路的设计与单片机数据处理系统的程序设计，在PC机上实现数据成型也取得了一定的成果。还未完成的任务：带温度参数晶体管特性测试仪的详细设计，系统测试，设计小结，以及毕业设计书的撰写。具体的任务有：（1）根据前面系统分析得出的晶体管电流数据和总体结构设计的基础上，在vb环境下实现用户界面的实现，包括系统编码，测试等。（2）完成PC机与单片机通信的实现，实现PC机与单片机高效高速地数据传送。模拟温度环境，满足在不同温度场下测量晶体管电流特性的需要。二、取得的阶段性成果（包括已取得的实验或调查数据，对项目成果有何影响，发表了哪些论文等）项目的各个模块的方案已经设计好，原理图和PCB板已经做好，总体的模块正在调试当中。我们设计的晶体管温度测试仪具有以下优点（有待进一步实验证明）：1）功耗低。2）测量范围大，具有保护装置。兆欧表内附有高压发生器，其高压优于普通摇表电压值（被测件短路为0时，仪器内部还有3KV工作电压），并且可替代各类型摇表，且无需手摇发电，性能稳定，指示器的弧长清晰。3）测量参数准确，测试精度高，具有高阻抗性能。对各类大、中、小型晶体管的测试，优于昂贵的晶体管直流参数测试仪（如JT-1型）某些功能，可直接读出常用六种工作电流状态时的共射静态放大系数HFE、无需公式换算，而且主要耐压测试功能高于（JT-1型）十多倍之多。4）操作方便、省时、简捷。在测电容、电感时能调节适用工作状态的频率，既优于无法调节频率功能的31/2位数字电容、电感表，又比价格昂贵、测量类似功能的QBG-3型高频Q表、精密万用电桥,如WQJ-1型等方便、简捷。5）工作效率高，携带使用方便，具有很高的性能价格比。本仪器设计独特，电路新颖，几十档的量程只通过两组开关配合使用。我们的设计具有测量直流耐压VFH、VPM（0-3KV）、六种电流状态之晶体管直流参数HFE测试；四种电流状态之晶体管饱和压降VCES测量；电容测量；电感测量；绝缘电阻测量和精密万用表测量的功能。融六大类仪器功能十三项测试性能为一体，是一种便携指针直读式测量仪器。它可以被应用到：电子、电信、电气、无线电和家电维修等行业。项目的测量核心部分的原理以及PCB板图如下图：三、经费使用情况1、元件费1500元2、制作费800元3、调研费456元建设经费4000元项目组负责人（签名）已使用经费2756元尚余款1244元指导教师（签名）四、存在的主要问题及解决办法存在的问题：此系统设计涉及的知识面较广，从存在的问题分为三个阶段：第一阶段：广泛的查阅资料确定最优化的方案。所需知识：熟悉掌握模电、数电、AVR单片机、单片机C语言、AVRICC编译器等相关知识。解决方法：用C语言编写测试晶体管特性参数程序，掌握晶体管特性参数的测试方法，熟练应用AVR系列单片机。第二阶段：画确定方案的电路图和PCB。所需知识：熟练使用PROTEL99SE、DXP、AD6等EDA画图软件。解决方法：画出相关元器件的原理图和PCB，优化PCB布线，减少电磁干扰。第三阶段：焊接PCB板子，调试各个功能模块，最终调试出作品，结束系统设计。解决方法：焊接极其细小的贴片元器件，掌握焊接和调试技能。