某單片機(jī)控制的晶體管圖示儀硬件設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u4998某單片機(jī)控制的晶體管圖示儀硬件設(shè)計(jì)案例 1138761.1圖示儀硬件結(jié)構(gòu) 127921.2STM32微控制器 2321331.2.1STM32微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 278581.2.2STM32微控制器最小系統(tǒng) 3119171.3場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量電路 3188231.1.1柵極階梯電壓電路 4273671.1.2漏極掃描電壓電路 5312491.1.3漏極電流采集電路 6215411.4三極管測(cè)量電路 7191691.4.1基極階梯電流電路 7175931.4.2發(fā)射結(jié)電壓測(cè)量電路 8138831.5二極管測(cè)量電路 964061.6顯示和按鍵模塊 934261.7存儲(chǔ)模塊 10209991.8電源模塊 10本文所設(shè)計(jì)的晶體管圖示儀不僅具有測(cè)量二極管的伏安特性曲線、中小功率三極管和場(chǎng)效應(yīng)的特性曲線功能，還可以顯示待測(cè)晶體管特性參數(shù)以及保存測(cè)量數(shù)據(jù)等功能。晶體管圖示儀硬件結(jié)構(gòu)采用模塊化方案設(shè)計(jì)，對(duì)不同型號(hào)類別的待測(cè)晶體管，先進(jìn)行人為識(shí)別類別，然后將其插放在對(duì)應(yīng)測(cè)量模塊上進(jìn)行測(cè)量。1.1圖示儀硬件結(jié)構(gòu)晶體管圖示儀硬件結(jié)構(gòu)由以下四部分組成，結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。晶體管圖示儀硬件各部分主要功能為：（1）STM32微控制器是整個(gè)圖示儀的核心模塊，不僅要輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，還要接收采集數(shù)據(jù)，并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。同時(shí)作為系統(tǒng)控制單元發(fā)送控制命令，負(fù)責(zé)對(duì)功能模塊進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)度，以便系統(tǒng)合理流暢的運(yùn)行。（2）信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)整個(gè)圖示儀的信號(hào)轉(zhuǎn)換，把STM32微控制器發(fā)送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為待測(cè)晶體管的驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)把待測(cè)晶體管的工作電壓和工作電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)發(fā)送給STM32微控制器。（3）外部功能模塊集顯示、存儲(chǔ)和控制功能于一體，通過(guò)按鍵選擇待測(cè)晶體管種類和測(cè)量類型，將數(shù)據(jù)處理后得到的被測(cè)晶體管特性曲線和特性參數(shù)進(jìn)行顯示，并存儲(chǔ)至外部存儲(chǔ)器中，供查閱讀取，不用再次測(cè)量。根據(jù)晶體管的工作原理，設(shè)計(jì)了各個(gè)模塊的組成電路，晶體管圖示儀測(cè)試原理圖如圖3-2所示，其中STM32微控制器、外部功能模塊、信號(hào)發(fā)生模塊和信號(hào)采集模塊作為二極管、三極管和場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量共用部分。場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量部分通過(guò)STM32微控制器提供柵極階梯電壓信號(hào)和漏極掃描電壓信號(hào)，同時(shí)需要采集漏極電流得到場(chǎng)效應(yīng)管輸入、輸出特性曲線以及特性參數(shù)。三極管測(cè)量部分通過(guò)STM32微控制器提供基極階梯電流信號(hào)和集電極掃描電壓信號(hào)，同時(shí)需要采集發(fā)射結(jié)電壓和集電極電流得到三極管的輸入、輸出特性曲線以及特性參數(shù)。二極管測(cè)量部分通過(guò)STM32微控制器提供掃描電壓信號(hào)，同時(shí)采集二極管電流得到二極管伏安特性曲線。從圖3-2中可以得到晶體管圖示儀硬件組成包括STM32微控制器、場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量電路、三極管（二極管）測(cè)量電路、DAC和ADC、存儲(chǔ)電路、LCD顯示和按鍵控制電路。模塊化設(shè)計(jì)使硬件系統(tǒng)按功能被劃分開(kāi)，減少相同功能的硬件電路開(kāi)發(fā)投入，方便后期調(diào)試工作。本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)采用立創(chuàng)EDA軟件進(jìn)行相關(guān)硬件原理圖繪制與PCB板設(shè)計(jì)，電源和主控PCB布局見(jiàn)附錄圖1和圖2。1.2STM32微控制器微控制器作為系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理核心，需要具有運(yùn)行速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)和簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)微控制器采用的芯片型號(hào)為STM32F103RCT6，它具有256k字節(jié)的程序存儲(chǔ)器、8個(gè)多功能定時(shí)器和多種通信接口（I2C、SPI、CAN、USART）等豐富的片上資源[38]。STM32F103RCT6是基于ARMCortex-M3內(nèi)核架構(gòu)芯片，改進(jìn)了中斷響應(yīng)的指令集，使得該芯片多項(xiàng)性能得以提升[39]。1.2.1STM32微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)STM32微控制器的時(shí)鐘頻率為72MHz，除了自帶片上RAM，還有豐富的外設(shè)接口，如GPIO、SPI、USART和I2C接口等，大大簡(jiǎn)化了本系統(tǒng)的硬件組成[40]，使得晶體管圖示儀體積更小，并且功能性強(qiáng)。其內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。圖3-3中STM32微控制器內(nèi)部主要由一個(gè)內(nèi)核、各個(gè)總線和多個(gè)內(nèi)部單元組成，內(nèi)核為Cortex-M3內(nèi)核，總線有Code總線、系統(tǒng)總線、通用DMAl和DMA2等，內(nèi)部單元包括內(nèi)部SRAM、FLASH、FSMC和AHB橋等[41]?？偩€負(fù)責(zé)將FLASH與SRAM、AHB橋等內(nèi)部單元與Cortex-M3內(nèi)核連接起來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。AHB橋?qū)⑾到y(tǒng)總線與輸入/輸出口（I/O）、定時(shí)器、ADC等內(nèi)部功能相連，通過(guò)AHB橋可以選擇是否加載功能[42]。每個(gè)I/O均能通過(guò)軟件進(jìn)行設(shè)置相應(yīng)功能，可以是帶或不帶上拉或下拉的輸入輸出端口，還可以是復(fù)用的外設(shè)功能端口如：SPI、I2C、USART等。1.2.2STM32微控制器最小系統(tǒng)STM32微控制器最小系統(tǒng)電路如圖3-4所示。STM32微控制器最小系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)包括電源電路、晶振電路、復(fù)位電路和串行單線調(diào)試（SerialWireDebug，SWD）接口電路四部分。各部分具體電路分析如下。（1）電源電路STM32微控制器電源引腳分為數(shù)字電源VDD、模擬電源VDDA和電池電源VBAT，工作電壓可在2.0V~1.6V之間選擇，本系統(tǒng)工作電壓采用1.3V。其中VDD與VBAT直接相連，VDD和VDDA兩者通過(guò)10μH電感隔離，以防止出現(xiàn)數(shù)字部分和模擬部分噪聲串?dāng)_，數(shù)字地VSS與模擬地VSSA之間通過(guò)0Ω電阻相連，并在VDD與數(shù)字地VSS和模擬電源VDDA與模擬地VSSA之間各串聯(lián)0.1μF電容進(jìn)行濾波。（2）晶振電路STM32微控制器引入外部晶振作為時(shí)鐘源輸入，稱為高速外部時(shí)鐘（HSE），HSE晶振頻率范圍是4~16MHz，為兼顧速度與穩(wěn)定性通常選擇8MHz[43]。（3）復(fù)位電路STM32微控制器單元采用在NRST管腳持續(xù)10ms低電平時(shí)產(chǎn)生電源復(fù)位，電源復(fù)位將所有寄存器進(jìn)行復(fù)位。（4）SWD接口電路STM32微控制器內(nèi)核集成了SWD調(diào)試接口，該接口只要VDD、GND、SWDIO和SWCLK四根信號(hào)線，就可以進(jìn)行程序下載和調(diào)試[44]。1.3場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量電路在圖3-2中，場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量電路由柵極階梯電壓電路、漏極掃描電壓電路和漏極電流采集電路組成。DAC1輸出階梯電壓信號(hào)通過(guò)柵極階梯電壓電路輸出階梯電壓驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管柵極，DAC2輸出掃描電壓信號(hào)通過(guò)漏極掃描電壓電路輸出掃描電壓驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管漏極。通過(guò)漏極電流采集電路采集漏極電流送入ADC通道1發(fā)送給STM32微控制器。本設(shè)計(jì)中DAC采用12位MCP4725芯片，芯片采用I2C（Inter－IntegratedCircuit，集成電路總線）協(xié)議接口進(jìn)行通信，I2C接口包含兩根信號(hào)線SCL和SDA[45]。DAC輸出速率設(shè)置為100kbit/s，工作基準(zhǔn)電壓+5.0V，表示為，輸出電壓范圍為0~+5.0V，最小誤差范圍為±0.2最低有效位（LeastSignificantBit，LSB）。ADC采用16位4通道ADS1115芯片，同樣采用I2C總線進(jìn)行通信，采集速率設(shè)置為100kbit/s，工作基準(zhǔn)電壓+5.0V，采集電壓范圍0~+5.0V，最小誤差范圍為±0.1LSB[46]。1.1.1柵極階梯電壓電路由于N溝道和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極驅(qū)動(dòng)電壓有正值和負(fù)值兩種情況，且中、小功率場(chǎng)效應(yīng)管的柵極驅(qū)動(dòng)電壓幅度范圍比較大，DAC1輸出無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管柵極，所以需要對(duì)DAC1的輸出電壓進(jìn)行電平平移和放大處理。本系統(tǒng)采用運(yùn)算放大器構(gòu)成差分放大電路[47]，既可以做到平移輸出電壓范圍，又可以放大輸出電壓范圍。運(yùn)算放大器采用TL082芯片，該芯片是一種雙運(yùn)算放大器，輸出電流可達(dá)±20mA，最大工作電壓為±18V[48]。本系統(tǒng)中運(yùn)放VCC+和VCC-均采用+18V和-18V作為工作電壓。場(chǎng)效應(yīng)管柵極階梯電壓驅(qū)動(dòng)電路如圖3-5所示。圖3-5前級(jí)電路中DAC1的VDD與VSS之間串聯(lián)0.1μF電容進(jìn)行電源濾波，DAC1通過(guò)I2C接口與STM32進(jìn)行通信，需將I2C信號(hào)線SCL和SDA接10上拉電阻才可正常通信，地址線A0接高電平，DAC1輸出電壓信號(hào)通過(guò)穩(wěn)壓二極管鉗位保護(hù)，防止輸出電壓被后級(jí)運(yùn)放輸入端拉高導(dǎo)致DAC1損壞。后級(jí)電路將DAC1輸出電壓為0~+5.0V的電壓信號(hào)平移至-2.5V~+2.5V，同時(shí)放大4倍得到輸出電壓為-10.0V~+10.0V，直接驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。圖3-5中運(yùn)放A1構(gòu)成差分放大電路，反相輸入端接基準(zhǔn)電壓，同相輸入端接電壓，可知運(yùn)放A1輸出電壓：（3-1）當(dāng)公式（3-1）中的=，=時(shí)，公式（3-1）簡(jiǎn)化為：（3-2）圖3-5中=5.0，=20.0，基準(zhǔn)電壓=2.5V，電壓范圍0~+5.0V，根據(jù)公式（3-2）可知電路輸出電壓范圍-10.0V~+10.0V，可滿足中、小功率場(chǎng)效應(yīng)管柵極驅(qū)動(dòng)電壓需求。1.1.2漏極掃描電壓電路同樣對(duì)于N溝道和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極驅(qū)動(dòng)電壓有正值和負(fù)值，且中、小功率場(chǎng)效應(yīng)管的漏極驅(qū)動(dòng)電壓幅度范圍比較大，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管漏極，所以需要對(duì)DAC2的輸出掃描電壓信號(hào)進(jìn)行電平平移和放大處理。同樣利用運(yùn)放構(gòu)成差分放大電路，輸出再經(jīng)過(guò)功率放大電路得到漏極掃描電壓信號(hào)。場(chǎng)效應(yīng)管漏極掃描電壓電路如圖3-6所示。圖3-6前級(jí)電路中DAC2的VDD與VSS之間串聯(lián)0.1μF電容進(jìn)行電源濾波。DAC2通過(guò)I2C接口與STM32進(jìn)行通信，由于在DAC1外圍電路中已將SCL和SDA接口上拉，這里無(wú)需再次上拉，地址線A0通過(guò)10限流電阻接低電平GND，DAC2輸出電壓信號(hào)通過(guò)穩(wěn)壓二極管鉗位保護(hù)，防止被后級(jí)運(yùn)放輸入端拉高導(dǎo)致DAC2損壞。后級(jí)電路將DAC2輸出電壓為0~+5.0V的電壓信號(hào)平移至-2.5V~+2.5V，同時(shí)放大6倍得到輸出電壓為-15.0V~+15.0V，通過(guò)功率放大電路驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管的漏極。圖3-6中運(yùn)放A4構(gòu)成差分放大電路，反相輸入端接電壓，同相輸入端接基準(zhǔn)電壓，運(yùn)放A4輸出電壓經(jīng)過(guò)三極管Q1、Q2組成的互補(bǔ)對(duì)稱式乙類功率放大電路[49]，拓展得到輸出電壓，并提升了帶負(fù)載能力。由公式（3-1）可知輸出電壓為：（3-3）其中==5kΩ，==30kΩ，電路輸出電壓范圍-15.0V~+15.0V，滿足中、小功率場(chǎng)效應(yīng)管漏極驅(qū)動(dòng)電壓需求。1.1.3漏極電流采集電路中、小功率場(chǎng)效應(yīng)管的漏極電流范圍差異較大，小則幾毫安，大則幾百毫安，并且N溝道和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極電流對(duì)應(yīng)為正值和負(fù)值，無(wú)法通過(guò)ADC直接進(jìn)行電流采集，所以需要把場(chǎng)效應(yīng)管的漏極電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電平平移和放大處理經(jīng)ADC通道1轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，發(fā)送給STM32微控制器。儀表放大器具有抑制共模信號(hào)，放大差模信號(hào)的能力，以同相差分輸入的方式使其輸入阻抗達(dá)到平衡[50]，這樣既能把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行平移、放大，并且采集電路與晶體管工作電路互不干擾。所以本系統(tǒng)采用在場(chǎng)效應(yīng)管漏極電路中串聯(lián)采樣電阻，通過(guò)儀表放大器對(duì)采樣電阻兩端電壓進(jìn)行平移和放大，將輸出的電壓信號(hào)送入ADC進(jìn)行采集。儀表放大器選用INA128芯片，該芯片具有高精度、寬電源電壓范圍為±2.25V~±18V以及體積小等優(yōu)點(diǎn)，增益通過(guò)外圍電阻實(shí)現(xiàn)1-1000倍調(diào)節(jié)[51]。本系統(tǒng)通過(guò)繼電器控制外圍電阻的阻值，實(shí)現(xiàn)增益切換。繼電器驅(qū)動(dòng)電壓為5V，由STM32微控制器PD2管腳信號(hào)控制繼電器開(kāi)啟和閉合。其增益與外圍電阻的關(guān)系如下：（3-4）場(chǎng)效應(yīng)管漏極電流采集電路如圖3-7所示。儀表放大器INA128的信號(hào)輸入端接采樣電阻，為0.1%精度的1Ω電阻，將待測(cè)電流轉(zhuǎn)換為電壓，參考電壓端接基準(zhǔn)電壓將信號(hào)進(jìn)行電平平移，實(shí)現(xiàn)正負(fù)電壓供電，滿足N溝道和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量條件。儀表放大器正負(fù)工作電壓為±18V，儀表放大器輸出電壓送入ADC通道1，ADC把采集數(shù)據(jù)發(fā)送給STM32微控制器。ADC的通道1和通道0通過(guò)穩(wěn)壓二極管進(jìn)行鉗位保護(hù)，防止采集的電壓超過(guò)ADC工作電壓導(dǎo)致ADC損壞。圖3-7中儀表放大器通過(guò)改變電阻大小獲得不同增益，本電路中通過(guò)雙刀雙擲繼電器K1一路控制儀表放大器接入外圍電阻，另一路接入基極階梯電流電路。繼電器K1受STM32微控制器PD2管腳信號(hào)控制。儀表放大器輸出電壓與增益輸出關(guān)系為：（3-5）將公式（3-4）帶入公式（3-5）中得到：（3-6）根據(jù)公式（3-6）可以得到PD2信號(hào)與電阻、增益以及采集電流范圍的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-1所示，從表中看出電流測(cè)量范圍可滿足中、小功率場(chǎng)效應(yīng)管的電流測(cè)量需求。表3-1PD2信號(hào)與電阻、增益和采集電流范圍對(duì)應(yīng)關(guān)系表Tab3-1TableofcorrespondingbetweenPD2andresistanceandgainandcurrentPD2信號(hào)電阻（kΩ）采集電流范圍（mA）增益012.5-50.0~+50.0511.02-500.0~+500.0501.4三極管測(cè)量電路三極管測(cè)量電路和場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量電路結(jié)構(gòu)類似，由集電極掃描電壓電路、基極階梯電流電路和集電極電流采集電路組成。DAC1輸出階梯電壓信號(hào)通過(guò)基極階梯電路輸出階梯電流驅(qū)動(dòng)三極管基極，DAC2輸出掃描電壓信號(hào)通過(guò)集電極掃描電路輸出掃描電壓驅(qū)動(dòng)三極管集電極。通過(guò)集電極電流采集電路采集集電極電流送入ADC通道1，通過(guò)基極電壓采集電路采集發(fā)射結(jié)電壓送入ADC通道0，將采集的數(shù)字信號(hào)發(fā)送給STM32微控制器。從晶體管圖示儀測(cè)試原理框圖中可以看出，三極管集電極掃描電壓電路和場(chǎng)效應(yīng)管柵極電壓掃描電路結(jié)構(gòu)一樣，三極管集電極電流采集電路與場(chǎng)效應(yīng)管漏極電流采集電路結(jié)構(gòu)一樣，測(cè)量三極管時(shí)復(fù)用場(chǎng)效應(yīng)管漏極掃描電壓電路和電流采集電路，這里不再介紹。1.4.1基極階梯電流電路由于NPN型和PNP型三極管的基極驅(qū)動(dòng)電流有正值和負(fù)值，且中、小功率三極管的基極驅(qū)動(dòng)電流幅度范圍偏差比較大，并且DAC1輸出的階梯電壓信號(hào)無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)三極管基極，所以需要對(duì)DAC1的輸出電壓進(jìn)行電平平移和放大并經(jīng)過(guò)電壓-電流（V-I）轉(zhuǎn)換電路。同樣采用運(yùn)算放大器構(gòu)成差分放大電路和V-I轉(zhuǎn)換電路，既可以做到平移輸出電流范圍，又可以放大輸出電流范圍。三極管基極階梯電流電路如圖3-8所示。前級(jí)電路與柵極階梯電壓源電路結(jié)構(gòu)一樣，不再介紹，后級(jí)電路由V-I轉(zhuǎn)換電路組成，輸出電流信號(hào)。圖3-8中運(yùn)放A2和A3構(gòu)成V-I轉(zhuǎn)換電路，運(yùn)放A2和A3的輸出分別為和，運(yùn)放A2構(gòu)成加法運(yùn)算電路，運(yùn)放A3為電壓跟隨器，則運(yùn)放A2的輸出電壓與運(yùn)放A3的輸出電壓關(guān)系為：（3-7）連接運(yùn)放A2與運(yùn)放A3之間的電阻中流過(guò)的電流為，根據(jù)公式（3-7）可知電流的大小為：（3-8）公式（3-8）中電壓范圍-10.0V~+10.0V，則輸出電流大小與電阻的阻值大小有關(guān)，將輸出電流驅(qū)動(dòng)所測(cè)三極管基極。通過(guò)雙刀雙擲繼電器K1選擇接入V-I轉(zhuǎn)換電路中電阻，繼電器K1受STM32微控制器PD2管腳信號(hào)控制，電流與電阻和PD2管腳信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-2所示，從表中可以看出基極電流輸出范圍滿足中、小功率三極管的基極電流驅(qū)動(dòng)需求。表3-2基極電流與電阻和PD2管腳對(duì)應(yīng)關(guān)系表Tab3-2Correspondingrelationshiptableofcurrent,resistanceandPD2pin電阻（）基極電流范圍（mA）1-100.0~+100.010-10.0~+10.01.4.2發(fā)射結(jié)電壓測(cè)量電路測(cè)量三極管輸入特性曲線，需要知道三極管發(fā)射結(jié)電壓，對(duì)于中、小功率NPN型和PNP型三極管的發(fā)射結(jié)電壓都在-1V~+1V之間，只需要把三極管發(fā)射結(jié)電壓經(jīng)過(guò)電平平移電路輸出給ADC通道0進(jìn)行電壓采集，ADC把采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)發(fā)送給STM32微控制器。發(fā)射結(jié)電壓采集電路如圖3-9所示。圖3-9中，發(fā)射結(jié)電壓經(jīng)過(guò)運(yùn)放A6組成的電壓跟隨器進(jìn)行隔離，防止電壓測(cè)量電路分流。運(yùn)放A7組成的差分放大電路，其中運(yùn)放外圍電阻====5，由公式（3-1）可知，運(yùn)放A7輸出電壓為：（3-9）根據(jù)公式（3-9）可知，發(fā)射結(jié)電壓與基準(zhǔn)電壓做平移運(yùn)算后輸出電壓送入ADC通道0進(jìn)行電壓采集，電壓采集范圍為-2.5V~+2.5V，可滿足中、小功率三極管發(fā)射結(jié)電壓采集需求。1.5二極管測(cè)量電路二極管測(cè)量電路與三極管集電極測(cè)量電路結(jié)構(gòu)類似，由一路DAC、一路ADC、掃描電壓電路和電流采集電路組成。DAC1輸出掃描電壓信號(hào)通過(guò)集電極掃描電路輸出掃描電壓驅(qū)動(dòng)二極管。ADC通道1通過(guò)集電極電流采集電路采集二極管電流，將采集數(shù)據(jù)發(fā)送給STM32微控制器。二極管電壓掃描電路與三極管集電極電壓掃描電路結(jié)構(gòu)一樣，二極管電流采集電路與三極管集電極電流采集電路一樣，測(cè)量二極管時(shí)復(fù)用二極管集電極掃描電壓電路和電流采集電路，這里不再介紹。1.6顯示和按鍵模塊本圖示儀顯示模塊采用正點(diǎn)原子公司的1.5寸薄膜晶體管液晶顯示屏（TFT-LCD）。采用四個(gè)獨(dú)立按鍵對(duì)測(cè)量類型和顯示內(nèi)容進(jìn)行選擇，LCD顯示和按鍵模塊電路如圖3-10所示。TFT-LCD的每一個(gè)像素上都設(shè)置有一個(gè)薄膜晶體管（TFT），使顯示液晶屏提高了圖像顯示質(zhì)量，具有體積更小、顯示內(nèi)容更豐富等優(yōu)點(diǎn)[52]。LCD顯示數(shù)據(jù)通過(guò)可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器（FlexibleStaticMemoryController，F(xiàn)SMC）控制顯示內(nèi)容，LCD控制芯片采用ILI9431，ILI9431連接液晶屏行/場(chǎng)像素信號(hào)，負(fù)責(zé)像素開(kāi)關(guān)顯示[53]。STM32微控制器通過(guò)FSMC接口將測(cè)試菜單、測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果等顯示數(shù)據(jù)發(fā)送給ILI9431，ILI9431進(jìn)行處理顯示于LCD上。晶體管圖示儀在測(cè)量晶體管特性時(shí)，需要事先通過(guò)按鍵選擇測(cè)量類型，測(cè)量結(jié)果通過(guò)LCD進(jìn)行顯示。顯示內(nèi)容可通過(guò)按鍵進(jìn)行選擇，選項(xiàng)包括測(cè)試晶體管類型、特性曲線選擇以及晶體管特性參數(shù)等。1.7存儲(chǔ)模塊晶體管圖示儀對(duì)測(cè)量的晶體管特性曲線和特性參數(shù)會(huì)進(jìn)行保存，供后續(xù)查閱使用。本晶體管圖示儀系統(tǒng)采用W25Q64芯片作為外部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)測(cè)量晶體管測(cè)量數(shù)據(jù)和特性參數(shù)。W25Q64芯片由華邦公司推出的大容量閃存（FLASH）產(chǎn)品，采用串行外圍總線（SerialPeripheralinterface，SPI）協(xié)議接口與微控制器進(jìn)行通信。SPI是一種高速通信總線，SPI接口包含四根信號(hào)線：MISO為主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入端；MOSI主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出；SCLK為時(shí)鐘信號(hào)；CS為從設(shè)備片選信號(hào)[54]。存儲(chǔ)模塊電路如圖3-11所示。W25Q64芯片的外圍器件地址接+1.3V高電平，STM32微控制器通過(guò)SPI總線與W25Q64芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。STM32微控制器將所測(cè)晶