晶体管图示仪的系统硬件设计

（3）送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 （4）在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。 （5）是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。

（6）当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。

3.3.4 A/D电路的设计原理

ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。原理图如图3-5所示：

图3-5 ADC0809原理图

3.4 波形发生电路设计

3.4.1阶梯波与三角波产生电路

在本设计中需要的是阶梯波和类三角波形，我们首先想到了搭建一个方波发生电路，再利用积分电路产生三角波,或者先搭建三角波发生电路，再通过比较

器产生方波信号。关于梯形波的产生，我这里利用计数器和DAC0832来产生，具体做法是让产生的方波经过处理后作为脉冲信号送入计数器的CLK端，使计数器能够循环计数，并把计数值送入DAC0832，即可输出循环的阶梯波。

但是上面这个方法对输入计数器的CLK信号品质要求较高，用一般运放搭建的方波发生电路输出的信号送入计数器会使得输出阶梯波形不稳定，究其原因，是因为计数器对CLK信号要求很严，而用一般运放搭建的方波发生电路产生的方波有一定的毛刺。用555触发器搭建方波信号发生电路，所产生的方波相对标准，作为CLK信号可以使计数器正常工作。

波形发生电路原理框图如下图3-6所示：

1.6V-3.2V三角波0-11V三角波加法比例电路反相比例电路555振荡电路0-5V方波四位数字信号计数器74161DAC0832

图3-6 波形产生电路框图

3.4.2 555振荡器的管脚功能

555电路由电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、放电管和输出缓冲器5个部分组成。它的各个引脚功能如下：

1脚：GND(或Vss)外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 8脚：VCC(或VDD)外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5～16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3～18V。一般用5V。

3脚：OUT（或Vo）输出端。 2脚：TR低触发端。 6脚：TH高触发端。

4脚：R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：CO(或VC)为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

7脚：D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组

晶体管图示仪的系统硬件设计

成。高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。

本设计中振荡电路的设计电路如下图3-7所示：

图3-7 振荡电路

本设计555振荡器用来生成三角波和方波。D1、D2用来决定电容充、放电电流流经电阻的途径（充电时D1导通，D2截止；放电时D2导通，D1截止）。其中：

频率：

f?1/0.693（RA+RB）C=500Hz (3-1)

占空比：

q=RA/(RA+RB）=50% (3-2)

幅值：

Uz?5V

3.5 显示电路设计

设计采用数码管显示晶体管的放大倍数，单片机通过ADC0809来测量晶体管基极与集电极的电压，通过各自的采样电阻及其伏安关系，能够计算出两个电流的关系，即可得到晶体管的放大倍数，只要在程序中能够将放大倍数各位逐个的分离出来，并逐位动态显示，即可在数码管上显示出放大倍数。本方案中选用共阴极数码管，通过74HC573进行驱动。

显示电路原理框图如下图3-8所示：

Rb电压ADC0809Rc电压单片机74HC573中断0中断1数码管显示

图3-8显示电路原理框图

数码管要能够正常显示，就需要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。

静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。

动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1~2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。

经过对两种显示方式的比较分析：静态方式需要大量I/O，而动态扫描显示方式能够节省大量的I/O口，且电路结构也比较简单，显示效果良好，因此最终采用动态扫描显示方式。原理如3-9所示：