使用 AI 工具编写 miniSMU 和 µSMU 脚本

如果您是光伏研究人员、电池科学家、材料工程师或学生，清楚地知道自己需要哪些测量，却不太习惯从零开始编写 Python，那么 AI 编程助手可以帮上忙。借助 Claude、ChatGPT 和 Gemini 等工具，您只需用日常语言描述实验，就能得到可运行的代码。无需任何编程经验。

不过有个问题：这些工具虽然经过海量代码的训练，但未必了解 miniSMU 或 µSMU Python 库的具体细节。本指南提供即用型上下文模板来解决这个问题，让您的 AI 工具掌握所需的全部知识。

ℹ

关键在于：为 AI 工具提供所用库的上下文信息，它们才能发挥出最佳效果。

想象一下，回忆一本 10 年前读过的书的细节，与手边就有一本书可以随时查阅，两者有多大差别。AI 模型在训练过程中学到的知识与其“上下文窗口”中的知识，就类似于这种区别。

本指南提供即用型上下文模板，帮助 AI 助手为您的 miniSMU 或 µSMU 编写正确、可运行的代码。

什么是上下文模板？

上下文模板是一份参考文档，描述某个库的 API、常用模式以及重要的易错点。把它交给 AI 助手，就像在请同事帮忙之前先递给对方一份速查表，得到的结果会好得多。

我们为两个 Python 库都维护了上下文模板。使用方法如下：

在与任意 AI 助手对话的开头粘贴模板
将模板保存为文件放在项目文件夹中（Claude Code 使用 CLAUDE.md，Copilot/Codex 使用 AGENTS.md），让 AI 自动读取
将模板添加到系统提示词或自定义指令中

获取模板

miniSMU

miniSMU MS01 模板涵盖双通道操作、USB 和 Wi-Fi 连接、硬件 I-V 扫描、电流量程控制、四线开尔文测量以及数据流。

获取模板：在 GitHub 上查看——点击“Raw”，然后全部复制

µSMU

µSMU 模板涵盖 USB 串口连接、输出控制、电压/电流测量、电流限制以及基于软件的 I-V 扫描。

获取模板：在 GitHub 上查看——点击“Raw”，然后全部复制

入门步骤

从上方链接复制模板（点击“Raw”，全选，复制）
在与任意 AI 工具对话的开头粘贴模板
用日常语言描述您的测量
反复迭代——让 AI 修改代码、添加功能或修复问题

从简单的开始。先让 AI 写一个连接设备并完成一次测量的基础脚本。确认可以运行后，再让 AI 添加扫描，然后是 CSV 导出，再然后是绘图。逐步完善比一次性提出所有要求更可靠，而且随着代码不断扩展，您也会更好地理解它。

以下几点有助于 AI 给出更好的结果：

说明您的操作系统和 COM 端口（例如“我用的是 Windows，设备在 COM3 上”）
指明被测器件的预期电流范围
说明您想要的输出格式（CSV、matplotlib 图表、打印到控制台）
要求加入安全功能：“添加保护限值，并确保在出错时关闭输出”

提示词和生成代码示例

为了让您了解这一工作流程在实际中的样子，下面给出一些真实的提示词，以及 AI 助手通常会生成的那类代码。

太阳能电池 I-V 表征

“为 miniSMU MS01 编写一个 Python 脚本，测量太阳能电池从 -0.2V 到 0.8V 的 I-V 曲线，共 101 个点。假设光照为 100 mW/cm²、电池面积为 1 cm²，计算并打印 Voc、Isc、填充因子和效率。将数据保存到 CSV 文件。”

带安全切断功能的 LED 测试

“为 miniSMU 编写一个脚本，对 LED 进行 0 到 3.5V 的电压扫描。如果电流超过 15mA，立即停止，以保护 LED。完成后绘制 I-V 曲线。”

锂离子电池充放电循环

“编写一个脚本，以 100mA 对锂离子电池进行一次完整的充电和放电循环。包括：恒流（CC）充电至 4.2V，恒压（CV）保持直到电流降至 10mA，静置 5 分钟，恒流（CC）放电至 3.0V，再静置一次。将所有数据连同时间戳记录到 CSV 文件中。”

批量样品测试

“我需要测试多个样品。编写一个循环执行的脚本：询问样品 ID，运行从 -1V 到 1V 的 I-V 扫描，保存为 'sample_[ID].csv'，然后询问我是否继续。”

随时间监测电阻

“编写一个脚本，通过施加 1mA 电流并测量电压来监测电阻。在 5 分钟内每秒读取一次，并显示实时更新的图表。”

出现问题时

如果 AI 给出的代码无法运行，不必担心！这是整个过程中的正常环节（尽管这种情况已越来越少）。复制错误消息，粘贴回对话中，让 AI 修复。它通常能立即发现问题所在。

几个常见问题及快速解决方法：

“Module not found”——请先安装库：

pip install minismu-py  # For miniSMU
pip install usmu-py      # For µSMU

找不到设备——向 AI 提问：“添加列出可用串口的代码，以便我找到设备”

读数异常——提问：“添加适当的保护限值，并解释每项设置的作用”

值得一提的是，这些 Python 库使用的硬件命令与 miniSMU 桌面应用完全相同，因此无论以何种方式控制设备，测量准确度都完全一样。AI 只是帮助您编写代码，并不会影响电学测量本身。