CN104851344B - 三极管测量技能练习装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三极管测量技能练习装置，由NPN/PNP选择单元、故障设置单元、管脚端口分配单元、微控制器单元、键盘单元、显示单元和测试端口组成，其中NPN/PNP选择单元的输出端与故障设置单元的输入端相连接，故障设置单元的输出端与管脚端口分配单元的输入端相连接，管脚端口分配单元的输出端连接至测试端口；所述NPN/PNP选择单元、故障设置单元和管脚端口分配单元的控制端均与微控制器单元相连接。由于本练习装置包含了待测三极管类型、故障设置和管脚端口分配三种随机性，学生不能通过死记硬背的方式来识别三极管的类型和管脚排列，只能通过测量来进行判断，从而使学生真正掌握测量三极管的技能。

Description

三极管测量技能练习装置
技术领域
本发明涉及一种电子元器件测量技能练习装置，尤其是一种三极管测量技能练习装置，属于电子技术领域。
背景技术
三极管是电子电路中常用到的电子器件，也是学生学习电子技术所接触到的第一种复杂的有源器件，通过万用表测量来判断三极管的类型（NPN或PNP）、管脚排列（B、C、E极对应的管脚排列）和元件是否损坏，是学生必须掌握的技能之一。
通常的教学中，受实验室条件所限，教师仅提供几种型号的三极管给学生进行练习测量，由于型号有限，有些学生通过型号来记住三极管的类型和管脚排列，而非通过测量来判断，因此，并没有真正掌握利用万用表测量三极管的技能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种三极管测量技能练习装置，使学生能通过该装置进行三极管测量技能练习，进而更好地掌握利用万用表测量三极管的技能。
本发明的设计思路是：通过微控制器的控制，随机选择NPN或PNP三极管，并将所选择的三极管的管脚随机分配到外接的3个测试端口，而且还随机地人为设置三极管管脚的断路或短路的故障，让学生利用万用表对3个测试端口进行三极管测量技能练习。
本发明所采取的具体技术方案如下：
一种三极管测量技能练习装置，由NPN/PNP选择单元、故障设置单元、管脚端口分配单元、微控制器单元、键盘单元、显示单元和测试端口组成，其中NPN/PNP选择单元的输出端与故障设置单元的输入端相连接，故障设置单元的输出端与管脚端口分配单元的输入端相连接，管脚端口分配单元的输出端连接至测试端口；所述NPN/PNP选择单元、故障设置单元和管脚端口分配单元的控制端均与微控制器单元相连接，所述微控制器单元还分别连接有键盘单元和显示单元。
所述NPN/PNP选择单元由NPN三极管Q1和PNP三极管Q2以及一组二选一模拟开关S11、S12、S13组成，其中三极管Q1的E、B、C极分别连接至模拟开关S11、S12、S13的输入端X1，三极管Q2的E、B、C极分别连接至模拟开关S11、S12、S13的输入端X2，模拟开关S11、S12、S13的选择端SEL均连接至微控制单元的同一I/O端口，模拟开关S11、S12、S13的输出端Y分别连接至故障设置单元。
所述故障设置单元由一组常闭模拟开关S21、S22、S23和一组常开模拟开关S24、S25、S26组成，其中模拟开关S21、S22、S23的输入端X分别与NPN/PNP选择单元的模拟开关S11、S12、S13的输出端Y相连接，模拟开关S21的输出端Y分别与模拟开关S24、S26的输入端X相连接，模拟开关S22的输出端Y分别与模拟开关S24的输出端Y及模拟开关S25的输入端X相连接，模拟开关S23的输出端Y分别与模拟开关S25、S26的输出端Y相连接，模拟开关S21、S22、S23、S24、S25、S26的控制端EN分别连接至微控制器单元的不同I/O端口，模拟开关S21、S22、S23的输出端Y还分别连接至管脚端口分配单元。
所述管脚端口分配单元和测试端口由一组三选一模拟开关S31、S32、S33和一组测试端口OUT1、OUT2、OUT3组成，其中模拟开关S31、S32、S33的输入端X1均与所述故障设置单元的模拟开关S21的输出端Y相连接，模拟开关S31、S32、S33的输入端X2均与所述故障设置单元的模拟开关S22的输出端Y相连接，模拟开关S31、S32、S33的输入端X3均与所述故障设置单元的模拟开关S23的输出端Y相连接，模拟开关S31、S32和S33的选择端A0、A1分别接至微控制器单元的不同I/O端口，模拟开关S31、S32、S33的输出端Y分别接至测试端口OUT1、OUT2、OUT3。
所述模拟开关S11、S12、S13采用导通电阻≤0.8Ω的低导通电阻集成电路来完成，如MAX4735芯片（四路SPDT模拟开关，RON≤0.4Ω）。
所述模拟开关S21、S22、S23、S24、S25、S26采用导通电阻≤0.8Ω的低导通电阻集成电路来完成，如MAX4741芯片（双路SPST模拟开关，RON≤0.8Ω）。
所述模拟开关S31、S32、S33采用导通电阻≤0.8Ω的低导通电阻集成电路来完成，如MAX4908芯片（双路3选1模拟开关，RON≤0.8Ω）。
本发明的优点为：利用本发明练习装置给学生进行三极管测量技能练习时，由于本练习装置包含了待测三极管类型、故障设置和管脚端口分配三种随机性，学生不能通过死记硬背的方式来识别三极管的类型和管脚排列，只能通过测量来进行判断，从而使学生真正掌握测量三极管的技能。
附图说明
图1为本发明练习装置的原理框图。
图2为NPN/PNP选择单元的电路图。
图3为故障设置单元的电路图。
图4为管脚端口分配单元和测试端口的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的练习装置由NPN/PNP选择单元、故障设置单元、管脚端口分配单元、微控制器单元、键盘单元、显示单元和测试端口组成，其中NPN/PNP选择单元的输出端与故障设置单元的输入端相连接，故障设置单元的输出端与管脚端口分配单元的输入端相连接，管脚端口分配单元的输出端连接至测试端口；所述NPN/PNP选择单元、故障设置单元和管脚端口分配单元的控制端均与微控制器单元相连接，所述微控制器单元还分别连接有键盘单元和显示单元。
如图2所示，所述NPN/PNP选择单元由NPN三极管Q1和PNP三极管Q2以及一组二选一模拟开关S11、S12、S13组成，其中三极管Q1的E、B、C极分别连接至模拟开关S11、S12、S13的输入端X1， 三极管Q2的E、B、C极分别连接至模拟开关S11、S12、S13的输入端X2，模拟开关S11、S12、S13的选择端SEL均连接至微控制单元的I/O1端口，模拟开关S11、S12、S13的输出端Y分别连接至故障设置单元。本单元的二选一模拟开关S11、S12、S13的作用是选择NPN三极管Q1或PNP三极管Q2的E、B、C极进行输出。
如图3所示，所述故障设置单元由一组常闭模拟开关S21、S22、S23和一组常开模拟开关S24、S25、S26组成，其中模拟开关S21、S22、S23的输入端X分别与NPN/PNP选择单元的模拟开关S11、S12、S13的输出端Y相连接，模拟开关S21的输出端Y分别与模拟开关S24、S26的输入端X相连接，模拟开关S22的输出端Y分别与模拟开关S24的输出端Y及模拟开关S25的输入端X相连接，模拟开关S23的输出端Y分别与模拟开关S25、S26的输出端Y相连接，模拟开关S21、S22、S23、S24、S25、S26的控制端EN分别连接至微控制器单元的I/O2～I/O7端口，模拟开关S21、S22、S23的输出端Y还分别连接至管脚端口分配单元。本单元的常闭模拟开关S21、S22、S23的作用是模拟三极管E、B、C三个管脚正常导通或断路的情况；常开模拟开关S24、S25、S26的作用是模拟三极管E、B、C三个管脚的两两管脚之间无短路或有短路的情况。
如图4所示，所述管脚端口分配单元和测试端口由一组三选一模拟开关S31、S32、S33和一组测试端口OUT1、OUT2、OUT3组成，其中模拟开关S31、S32、S33的输入端X1均与所述故障设置单元的模拟开关S21的输出端Y相连接，模拟开关S31、S32、S33的输入端X2均与所述故障设置单元的模拟开关S22的输出端Y相连接，模拟开关S31、S32、S33的输入端X3均与所述故障设置单元的模拟开关S23的输出端Y相连接，模拟开关S31、S32和S33的选择端A0、A1分别接至微控制器单元的I/O8～I/O13端口，模拟开关S31、S32、S33的输出端Y分别接至测试端口OUT1、OUT2、OUT3。本单元的三选一模拟开关S31、S32、S33的作用是将三极管E、B、C三个管脚任意分配到测试端口OUT1、OUT2、OUT3中。
学生应用本发明练习装置进行三极管测量技能练习的过程如下：
（1）、学生通过键盘单元的“开始”按键进行，进而微控制器单元会从其预设的信号库中随机地挑选三组信号分别映射到I/O1端口、I/O2～I/O7端口和I/O8～I/O13端口。
（2）、NPN/PNP选择单元根据微控制器单元I/O1端口的高低电平信号通过二选一模拟开关选择NPN管或PNP管；故障设置单元根据微控制器单元I/O2～I/O7端口的高低电平信号通过常闭模拟开关和常开模拟开关来模拟三极管三个管脚的正常导通、断路或短路的情况；管脚端口分配单元根据微控制器单元I/O8～I/O13端口的高低电平信号通过三选一模拟开关将三极管三个管脚分配到三个测试端口。
（3）、学生利用万用表通过对三个测试端口的测量，判断三极管的类型和管脚排列，并判断三级管是否存在断路和短路的故障。
（4）、学生通过键盘单元输入测试结果，微控制器单元将学生输入的测试结果进行比对，并在显示单元显示“正确”或“错误”的字样，当学生通过键盘单元按下“答案显示”按键，还可以显示本次测试的三级管类型、管脚排列以及故障情况的正确答案。
（5）、学生再次按下键盘单元的“开始”按键，可以重复上述步骤进行下一个练习。

Claims (4)

1.一种三极管测量技能练习装置，其特征是：所述练习装置由NPN/PNP选择单元、故障设置单元、管脚端口分配单元、微控制器单元、键盘单元、显示单元和测试端口组成，其中NPN/PNP选择单元的输出端与故障设置单元的输入端相连接，故障设置单元的输出端与管脚端口分配单元的输入端相连接，管脚端口分配单元的输出端连接至测试端口；所述NPN/PNP选择单元、故障设置单元和管脚端口分配单元的控制端均与微控制器单元相连接，所述微控制器单元还分别连接有键盘单元和显示单元；
所述NPN/PNP选择单元由NPN三极管Q1和PNP三极管Q2以及一组二选一模拟开关S11、S12、S13组成，其中三极管Q1的E、B、C极分别连接至模拟开关S11、S12、S13的输入端X1， 三极管Q2的E、B、C极分别连接至模拟开关S11、S12、S13的输入端X2，模拟开关S11、S12、S13的选择端SEL均连接至微控制单元的同一I/O端口，模拟开关S11、S12、S13的输出端Y分别连接至故障设置单元；
所述故障设置单元由一组常闭模拟开关S21、S22、S23和一组常开模拟开关S24、S25、S26组成，其中模拟开关S21、S22、S23的输入端X分别与NPN/PNP选择单元的模拟开关S11、S12、S13的输出端Y相连接，模拟开关S21的输出端Y分别与模拟开关S24、S26的输入端X相连接，模拟开关S22的输出端Y分别与模拟开关S24的输出端Y及模拟开关S25的输入端X相连接，模拟开关S23的输出端Y分别与模拟开关S25、S26的输出端Y相连接，模拟开关S21、S22、S23、S24、S25、S26的控制端EN分别连接至微控制器单元的不同I/O端口，模拟开关S21、S22、S23的输出端Y还分别连接至管脚端口分配单元；
所述管脚端口分配单元和测试端口由一组三选一模拟开关S31、S32、S33和一组测试端口OUT1、OUT2、OUT3组成，其中模拟开关S31、S32、S33的输入端X1均与所述故障设置单元的模拟开关S21的输出端Y相连接，模拟开关S31、S32、S33的输入端X2均与所述故障设置单元的模拟开关S22的输出端Y相连接，模拟开关S31、S32、S33的输入端X3均与所述故障设置单元的模拟开关S23的输出端Y相连接，模拟开关S31、S32和S33的选择端A0、A1分别接至微控制器单元的不同I/O端口，模拟开关S31、S32、S33的输出端Y分别接至测试端口OUT1、OUT2、OUT3。
2.根据权利要求1所述的练习装置，其特征是：所述模拟开关S11、S12、S13采用集成电路MAX4735芯片来完成。
3.根据权利要求1所述的练习装置，其特征是：所述模拟开关S21、S22、S23、S24、S25、S26采用集成电路MAX4741芯片来完成。
4.根据权利要求1所述的练习装置，其特征是：所述模拟开关S31、S32、S33采用集成电路MAX4908芯片来完成。
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