小功率三极管管脚自动判断电路设计方案

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引言
       
        在电子技术中，三极管是使用极其普遍的一种元器件，三级管的参数与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，在电子设计中，三极管的管脚、类型的判断和测量非常重要。测量三极管管脚的方法有多种，其中实验室常用的是利用万用表和三极管各管脚的特点进行测量，但由于三极管各个引脚间的电压、电流关系复杂，且三极管本身体积较小，给测量带来很大不便，而目前市场上还没有对三极管管脚、类型自动判别的装置。因此，设计出一款能够自动判别三极管管脚、类型的电路显得尤为重要。
       
        1硬件电路组成原理
       
        根据目前常用三极管的类型及管脚排列方式，设计的自动判别电路包含中心控制单元、转换电路、检测放大电路和显示电路四个部分，如图1所示，其中用AT89C2051作为中心控制单元。
       
       
        图1 判别仪的系统方框图
       
        2硬件电路设计
       
        图2所示为三极管管脚类型自动判别硬件电路原理图，该硬件电路主要包括单片机AT89C2051、反相器CD4069、光电耦合器4N25、74LS06、74LS07、若干电阻和电容等元器件。
       
       
        图2判别电路原理图
       
        首先由单片机的P3.0~P3.2口送出三位二进制码（高低不同的电平），分别送至三极管的1、2、3号引脚。对于不同的三极管，在单片机送出不同的编码时，其1、2、3号引脚上的电流方向不同，有流入和流出两种情况，用两只光电耦合器反向并联来检测哪个方向上有电流通过，此时三位二进制码变成六位二进制码。将检测到的来自光电耦合器的电信号进行放大，由于此时输出的信号并非标准的高低电平，不能直接被单片机识别，相位也不符合要求，故加一级反相器CD4069进行反相，然后将反相器输出的标准的六位二进制码送至单片机的P1.0~P1.5口。单片机根据从P1口读出的数据与单片机内部预先写入的数据进行比较，当满足相应的条件时从P3.3~P3.7口输出检测结果，最后用发光二极管来显示对应的三极管类型。
       
        3软件设计
       
        由于常用的中小功率三极管中NPN的三极管管脚排列顺序有EBC、ECB、BCE三种（有极少数例外，可忽略不计），而PNP的只有EBC一种排列顺序。所以，按照此规律进行软件的编写。总体编程思想是在各种不同管脚排列顺序的三极管三个管脚上加上不同电压，测试其电流情况并将其转化为二进制码。将这些二进制码写入单片机，外部输入的数据与单片机内部的二进制码进行比较，如果读入数据与内部事先写入的某个数据相等，则所测的三极管就为这个数据所对应的三极管的管型和管脚，然后用对应的发光二极管点亮指示出管型、管脚。
       
        软件主程序流程图如图3所示。
       
       
        图3 程序流程图
        对应的程序为：
       
        ORG 0000H
       
        AJMP MAIN
       
        ORG 0030H
       
        MAIN： MOV A，#00H
       
        EBC： MOV P3，#0F8H
       
        MOV P3，#0F9H
       
        ACALL DEL1
       
        MOV P1，#0FFH
       
        MOV A，P1
       
        CJNE A，#0E9H，BEC
       
        S1： MOV P3，#0F4H
       
        AJMP S1
       
        BEC： MOV A，#00H
       
        MOV P3，#0F8H
       
        MOV P3，#0F9H
       
        ACALL DEL1
       
        MOV P1，#0FFH
       
        MOV A，P1
       
        CJNE A，#0E1H，ECB
       
        S2： MOV P3，#0ECH
       
        AJMP S2
       
        ECB： MOV A，#00H
       
        MOV P3，#0F8H
       
        MOV P3，#0FDH
       
        ACALL DEL1
       
        MOV P1，#0FFH
       
        MOV A，P1
       
        CJNE A，#0D9H，EBC1
       
        S3： MOV P3，#0DDH
       
        AJMP S3
       
        EBC1： MOV A，#00H
       
        MOV P3，#0F8H
       
        MOV P3，#0FEH
       
        ACALL DEL1
       
        MOV P1，#0FFH
       
        MOV A，P1
       
        CJNE A，#0D6H，E
       
        S4： MOV P3，#7BH
       
        AJMP S4
       
        E： MOV P3，#00H
       
        ACALL DEL1
       
        MOV P3，#0F8H
       
        ACALL DEL1
       
        AJMP E
       
        DEL1： MOV R5，#01H
       
        D1： MOV R6，#0FFH
       
        D2： MOV R7，#0FFH
       
        D3： DJNZ R7，D3
       
        DJNZ R6，D2
       
        DJNZ R5，D1
       
        RET
       
        END
       
        图4所示为制作的PCB板图，实物制作成功后，取一只三极管，将管脚按1、2、3顺序插入产品的测试孔中，保证接触良好，然后按下电源键，系统自动复位后运行，由LED指示出所测三极管对应的管型和管脚。LED灯的顺序与管脚管型是一一对应的，若左边第一只LED灯亮则所测三极管为NPN型，管脚排列顺序为BEC；若左边第二只LED灯亮则所测三极管为PNP型，管脚排列顺序为EBC；若左边第三只LED灯亮则所测三极管为NPN型，管脚排列顺序为ECB；若左边第四只LED灯亮则所测三极管为NPN型，管脚排列顺序为EBC；若四只LED灯同时闪烁则可能是被测三极管已坏或有引脚接触不良，单片机中未写该管型对应的程序。
       
       
       
        在制作实物的过程中，可以从左至右依次在LED灯的一侧标明所对应的管脚和类型，也可以用不同颜色的LED灯来显示不同的管脚和管型。
       
        4结论
       
        根据硬件电路和软件设计进行电路的焊接和调试，设计所得的判别仪可以快速准确地判断小功率三极管的管脚和类型，并由相应的指示电路显示出判断结果，比用万用表测量要方便快捷很多。
       
        本设计由于采用单片机作为中心控制单元，故可扩展性强。比如可在本作品的基础上增加测量三极管β值的电路，可用数码管显示出β值。另外，本设计现在只能测量常见中小功率的三极管，若加上驱动电路、限流电路，修改部分源程序也可测量大功率三极管。