專利名稱：一種手持式智能信號(hào)發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種數(shù)顯式、智能化的工業(yè)儀表校驗(yàn)儀，具體地說(shuō)是一種手持式智能信號(hào)發(fā)生器。
背景技術(shù)：
雖然現(xiàn)有技術(shù)的信號(hào)發(fā)生器種類很多，但在使用中普遍存在的不足是電路設(shè)計(jì)不堪合理、外形體積過(guò)大、使用交流電源供電，主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器為臺(tái)式設(shè)計(jì)，體積偏大，用于工業(yè)儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、校驗(yàn)或檢測(cè)維護(hù)時(shí)，攜帶困難，在電源上采用交流電源供電，極不便利，以及缺少電壓和電流過(guò)載的保護(hù)，因而存在對(duì)信號(hào)發(fā)生器的使用效果和使用壽命有著較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的主要是克服傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器在以上設(shè)計(jì)上的短缺，提供一種電路設(shè)計(jì)更加合理，易于攜帶，低功耗，調(diào)試便利，高精度輸出，保護(hù)更加完善，使用壽命更長(zhǎng)的新型智能手持式智能信號(hào)發(fā)生器。本發(fā)明的技術(shù)方案是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，手持式智能信號(hào)發(fā)生器其結(jié)構(gòu)是由輕觸開(kāi)關(guān)電路A、中央處理器單元B、復(fù)位電路C、晶振電路D、矩陣按鍵電路E、數(shù)碼管顯示電路 F、D/A轉(zhuǎn)換及運(yùn)放電路G、電源和電流保護(hù)及輸出電路H組成，中央處理器單元B、D/A轉(zhuǎn)換及運(yùn)放電路F、電源和電流保護(hù)及輸出電路H組成主電路，數(shù)碼管顯示電路G提供數(shù)顯功能， 復(fù)位電路C、晶振電路D為單片機(jī)處理單元F工作提供必要支持，其中輕觸開(kāi)關(guān)電路A由電阻R2-R5、電容C4和C5、按鍵K1、二極管Dl、三極管Ql和Q2 組成，三極管Ql的發(fā)射極接電源+5V，電阻R2并接三極管Ql的發(fā)射極與基極之間，Ql的基極串電阻R3接三極管Q2的發(fā)射極，三極管Q2的集電極接地，電容C5并接三極管Q2的基極與集電極，開(kāi)關(guān)Kl電容C4串接在三極管Q2的基極與集電極之間，二極管Dl電阻R5并接在三極管Q2的發(fā)射極與開(kāi)關(guān)Kl電容C4的連接點(diǎn)，電阻R4的兩端分別接三極管Ql的集電極和三極管Q2的基極；中央處理器單元B由集成電路Ul構(gòu)成，集成電路Ul的44腳接三極管Ql的集電極，集成電路Ul的22腳接地，Ul的7、8、9、6、11-17腳分別接集成電路U3的2-10腳，Ul的 18、2、28腳分別接集成電路U2的1-3腳，Ul的10腳接電容Cl電阻Rl的連接點(diǎn)；復(fù)位電路C由電容Cl和電阻Rl組成，電容Cl和電阻Rl串接5V電源與地線之間；晶振電路D由晶振XT1、電容C2、C3組成，晶振XTl的兩端并接集成電路Ul的20 腳和21腳，電容C2、C3串接晶振XTl的兩端，電容C2、C3的連接點(diǎn)接地；矩陣按鍵電路E由電阻R6-R10，按鍵K2-K6組成，集成電路Ul的29、31、33、35、37、 39腳分別串電阻Rll開(kāi)關(guān)K7 ；電阻RlO開(kāi)關(guān)K6 ；電阻R9開(kāi)關(guān)K5 ；電阻R8開(kāi)關(guān)K4 ；電阻R3 開(kāi)關(guān)K3 ；電阻R6開(kāi)關(guān)K2接地；
數(shù)碼管顯示電路F由電阻R12-R15、集成電路U3和U5組成，其中集成電路U3的 12-19腳分別連接集成電路U5的3、510、1、2、4、7和11腳，集成電路U5的12、9、8、6腳分別串電阻1 12、1 13、1 14、1 15接地，集成電路仍的11腳接電源+5V;D/A轉(zhuǎn)換及運(yùn)放電路G由集成電路U2、集成電路U4A和U4B、電阻R16-R23、二極管 D2-D5、三極管Q3和插接件Jl組成，其中集成電路U2的7腳接集成電路U4B的12腳，集成電路U2的6腳和8腳分別連接+2. 1V、+5V電源，集成電路U2的5腳接地，集成電路U2的4 腳串電阻R16接集成電路U4A的3腳，集成電路況么的3腳串電阻1 19、1 21、1 22、1 17串接地，集成電路U4A的2腳接電阻R22、R17的連接點(diǎn)，4腳接電源+10V，11腳接地，I腳串電阻 R20接三極管Q3的基極，三極管Q3的集電極接電源+10V，三極管Q3的發(fā)射極接電阻R21、 R22的連接點(diǎn)，二極管D2接在集成電路U4A的I腳與三極管Q3的發(fā)射極之間，電阻R23并接集成電路U4B的13腳與14腳之間，集成電路U4B的13腳還串接電阻R18接地；電源和電流保護(hù)及輸出電路H由自恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl和F2、TVS過(guò)壓保護(hù)管D3和D4、 二極管D5、接插件Jl組成，接插件Jl的I腳串二極管D5熔斷絲Fl接電阻R21，2腳接地， 3腳串熔斷絲接集成電力U4B的14腳，TVS過(guò)壓保護(hù)管D4與接插件Jl的2、3腳并接，TVS 過(guò)壓保護(hù)管D3串熔斷絲Fl 二極管D5接接插件Jl的I腳。信號(hào)發(fā)生方法如下根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換器公式計(jì)算出轉(zhuǎn)換的模擬量電流或電壓值，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器兩路輸出管腳傳送給變送器。變送器是以集成電路U4A和U4B為核心組成的運(yùn)放電路，根據(jù)虛短虛斷的規(guī)律，將電壓信號(hào)最終轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)或?qū)㈦妷盒盘?hào)進(jìn)行運(yùn)放，經(jīng)輸出電路即接插件 Jl輸出4-20mA電流或0-10V電壓。電流電壓保護(hù)電路由TVS保護(hù)管D3、D4、二極管D5、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1、F2、F3組成，使智能手持式信號(hào)發(fā)生器在使用過(guò)程中得到更佳的防護(hù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是精度高、體積小、性能穩(wěn)定可靠，用于工業(yè)儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、校驗(yàn)和檢測(cè)維護(hù)，也可用于實(shí)驗(yàn)室儀器儀表的校準(zhǔn)。電壓輸出0-10V，精度誤差< ±0. 1%、電流輸出0-20mA，精度誤差< ±0. 1%。操作簡(jiǎn)單、一機(jī)兩用、體積小巧、結(jié)構(gòu)合理、攜帶方便，適合單手操作，抽插式自備鋰電池，易更換，，并帶有數(shù)碼顯示，在光線暗淡的地方也可清晰讀數(shù)等特點(diǎn)，同時(shí)完善了信號(hào)發(fā)生器在過(guò)壓過(guò)流情況下的保護(hù)能力，便于滿足實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)各種現(xiàn)場(chǎng)儀表的調(diào)試、檢測(cè)維護(hù)及校驗(yàn)要求。


圖I是智能手持式信號(hào)發(fā)生器的電路原理框圖；圖2是智能手持式信號(hào)發(fā)生器的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的智能手持式信號(hào)發(fā)生器裝置作以下詳細(xì)說(shuō)明。如附圖1、2所示，本發(fā)明是由輕觸開(kāi)關(guān)電路A、中央處理器單元B、復(fù)位電路C、晶振電路D、矩陣按鍵電路E、數(shù)碼管顯示電路F、D/A轉(zhuǎn)換及運(yùn)放電路G、電源和電流保護(hù)及輸出電路H組成，中央處理器單元B、D/A轉(zhuǎn)換及運(yùn)放電路F、電源和電流保護(hù)及輸出電路H組成主電路，數(shù)碼管顯示電路G提供數(shù)顯功能，復(fù)位電路C、晶振電路D為單片機(jī)處理單元F工作提供必要支持其中輕觸開(kāi)關(guān)電路A由電阻R2-R5、電容C4和C5、按鍵K1、二極管Dl、三極管Ql和Q2 組成，三極管Ql的發(fā)射極接電源+5V，電阻R2并接三極管Ql的發(fā)射極與基極之間，Ql的基極串電阻R3接三極管Q2的發(fā)射極，三極管Q2的集電極接地，電容C5并接三極管Q2的基極與集電極，開(kāi)關(guān)Kl電容C4串接在三極管Q2的基極與集電極之間，二極管Dl電阻R5并接在三極管Q2的發(fā)射極與開(kāi)關(guān)Kl電容C4的連接點(diǎn)，電阻R4的兩端分別接三極管Ql的集電極和三極管Q2的基極；中央處理器單元B由集成電路Ul構(gòu)成，集成電路Ul的44腳接三極管Ql的集電極，集成電路Ul的22腳接地，Ul的7、8、9、6、11-17腳分別接集成電路U3的2-10腳，Ul的 18、2、28腳分別接集成電路U2的1-3腳，Ul的10腳接電容Cl電阻Rl的連接點(diǎn)；復(fù)位電路C由電容Cl和電阻Rl組成，電容Cl和電阻Rl串接5V電源與地線之間；晶振電路D由晶振XT1、電容C2、C3組成，晶振XTl的兩端并接集成電路Ul的20 腳和21腳，電容C2、C3串接晶振XTl的兩端，電容C2、C3的連接點(diǎn)接地；矩陣按鍵電路E由電阻R6-R10，按鍵K2-K6組成，集成電路Ul的29、31、33、35、37、 39腳分別串電阻Rll開(kāi)關(guān)K7 ；電阻RlO開(kāi)關(guān)K6 ；電阻R9開(kāi)關(guān)K5 ；電阻R8開(kāi)關(guān)K4 ；電阻R3 開(kāi)關(guān)K3 ；電阻R6開(kāi)關(guān)K2接地；數(shù)碼管顯示電路F由電阻R12-R15、集成電路U3和U5組成，其中集成電路U3的 12-19腳分別連接集成電路U5的3、5 10、1、2、4、7和11腳，集成電路U5的12、9、8、6腳分別串電阻R12、R13、R14、R15接地，集成電路U3的11腳接電源+5V ；D/A轉(zhuǎn)換及運(yùn)放電路G由集成電路U2、集成電路U4A和U4B、電阻R16-R23、二極管 D2-D5、三極管Q3和插接件Jl組成，其中集成電路U2的7腳接集成電路U4B的12腳，集成電路U2的6腳和8腳分別連接+2. 1V、+5V電源，集成電路U2的5腳接地，集成電路U2的4 腳串電阻R16接集成電路U4A的3腳，集成電路U4A的3腳串電阻R19、R21、R22、R17串接地，集成電路U4A的2腳接電阻R22、R17的連接點(diǎn)，4腳接電源+10V，11腳接地，I腳串電阻 R20接三極管Q3的基極，三極管Q3的集電極接電源+10V，三極管Q3的發(fā)射極接電阻R21、 R22的連接點(diǎn)，二極管D2接在集成電路U4A的I腳與三極管Q3的發(fā)射極之間，電阻R23并接集成電路U4B的13腳與14腳之間，集成電路U4B的13腳還串接電阻R18接地；電源和電流保護(hù)及輸出電路H由自恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl和F2、TVS過(guò)壓保護(hù)管D3和D4、 二極管D5、接插件Jl組成，接插件Jl的I腳串二極管D5熔斷絲Fl接電阻R21，2腳接地， 3腳串熔斷絲接集成電力U4B的14腳，TVS過(guò)壓保護(hù)管D4與接插件Jl的2、3腳并接，TVS 過(guò)壓保護(hù)管D3串熔斷絲Fl 二極管D5接接插件Jl的I腳。信號(hào)發(fā)生方法如下根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換器公式計(jì)算出轉(zhuǎn)換的模擬量電流或電壓值，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器兩路輸出管腳傳送給變送器。變送器是以集成電路U4A和U4B為核心組成的運(yùn)放電路，根據(jù)虛短虛斷的規(guī)律，將電壓信號(hào)最終轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)或?qū)㈦妷盒盘?hào)進(jìn)行運(yùn)放，經(jīng)輸出電路即接插件 Jl輸出4-20mA電流或0-10V電壓。電流電壓保護(hù)電路由TVS保護(hù)管D3、D4、二極管D5、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲FI、F2、F3組成，使智能手持式信號(hào)發(fā)生器在使用過(guò)程中得到更佳的防護(hù)。采用鋰電池供電，電壓輸出0_10V，電流輸出0-20mA，電路結(jié)構(gòu)如原理框I 所示。采用輕觸開(kāi)關(guān)電路，為整個(gè)電路提供直流電源，其利用三極管的特性，通過(guò)按鍵Kl控制電容C4充電和放電過(guò)程，控制三極管Ql和Q2的基極的電壓狀態(tài)，從而達(dá)到打開(kāi)或關(guān)閉設(shè)備的目的。智能信號(hào)發(fā)生器是以中央處理器即集成電路Ul為核心，基于中央處理器對(duì)數(shù)字信號(hào)的高敏感和可控性，通過(guò)接收矩形按鍵K2-K7的數(shù)字信號(hào)，在數(shù)碼管即集成電路U5顯示所要輸出的電流或電壓值，中央處理器通過(guò)數(shù)據(jù)的分析和處理，進(jìn)行運(yùn)算輸出數(shù)字信號(hào)到D/A轉(zhuǎn)換器即集成電路U2。輔助單元電路為復(fù)位電路和晶振電路，為其正常工作提供可靠的復(fù)位和時(shí)鐘。D/A轉(zhuǎn)換電路即以集成電路U2為核心，集成電路U2是一種帶有緩沖基準(zhǔn)輸入的可編程雙路12位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，輸出電壓范圍為基準(zhǔn)電壓的兩倍，D/A轉(zhuǎn)換器接收用于編程的16位字產(chǎn)生模擬輸出，輸出電壓公式為2 (VREFIN) C0DE/4096。
權(quán)利要求
1. 一種手持式智能信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，包括輕觸開(kāi)關(guān)電路A、中央處理器單元B、 復(fù)位電路C、晶振電路D、矩陣按鍵電路E、數(shù)碼管顯示電路F、D/A轉(zhuǎn)換及運(yùn)放電路G、電源和電流保護(hù)及輸出電路H，其中輕觸開(kāi)關(guān)電路A由電阻R2-R5、電容C4和C5、按鍵K1、二極管Dl、三極管Ql和Q2組成， 三極管Ql的發(fā)射極接電源+5V，電阻R2并接三極管Ql的發(fā)射極與基極之間，Ql的基極串電阻R3接三極管Q2的發(fā)射極，三極管Q2的集電極接地，電容C5并接三極管Q2的基極與集電極，開(kāi)關(guān)Kl電容C4串接在三極管Q2的基極與集電極之間，二極管Dl電阻R5并接在三極管Q2的發(fā)射極與開(kāi)關(guān)Kl電容C4的連接點(diǎn)，電阻R4的兩端分別接三極管Ql的集電極和二極管Q2的基極；中央處理器單元B由集成電路Ul構(gòu)成，集成電路Ul的44腳接三極管Ql的集電極，集成電路Ul的22腳接地，Ul的7、8、9、6、11-17腳分別接集成電路U3的2-10腳，Ul的18、。2、28腳分別接集成電路U2的1-3腳，Ul的10腳接電容Cl電阻Rl的連接點(diǎn)；復(fù)位電路C由電容Cl和電阻Rl組成，電容Cl和電阻Rl串接5V電源與地線之間；晶振電路D由晶振XT1、電容C2、C3組成，晶振XTl的兩端并接集成電路Ul的20腳和 21腳，電容C2、C3串接晶振XTl的兩端，電容C2、C3的連接點(diǎn)接地；矩陣按鍵電路E由電阻R6-R10，按鍵K2-K6組成，集成電路Ul的29、31、33、35、37、39 腳分別串電阻Rll開(kāi)關(guān)K7 ；電阻RlO開(kāi)關(guān)K6 ；電阻R9開(kāi)關(guān)K5 ；電阻R8開(kāi)關(guān)K4 ；電阻R3開(kāi)關(guān)K3 ;電阻R6開(kāi)關(guān)K2接地；數(shù)碼管顯示電路F由電阻R12-R15、集成電路U3和U5組成，其中集成電路U3的12-19 腳分別連接集成電路U5的3、5 10、1、2、4、7和11腳，集成電路U5的12、9、8、6腳分別串電阻尺12、1 13、1 14、1 15接地，集成電路詘的11腳接電源+5V ；D/A轉(zhuǎn)換及運(yùn)放電路G由集成電路U2、集成電路U4A和U4B、電阻R16-R23、二極管 D2-D5、三極管Q3和插接件Jl組成，其中集成電路U2的7腳接集成電路U4B的12腳，集成電路U2的6腳和8腳分別連接+2. IV、+5V電源，集成電路U2的5腳接地，集成電路U2的 4腳串電阻R16接集成電路U4A的3腳，集成電路U4A的3腳串電阻R19、R21、R22、R17串接地，集成電路U4A的2腳接電阻R22、R17的連接點(diǎn)，4腳接電源+10V，11腳接地，I腳串電阻R20接三極管Q3的基極，三極管Q3的集電極接電源+10V，三極管Q3的發(fā)射極接電阻 R21R22的連接點(diǎn)，二極管D2接在集成電路U4A的I腳與三極管Q3的發(fā)射極之間，電阻R23 并接集成電路U4B的13腳與14腳之間，集成電路U4B的13腳還串接電阻R18接地； 電源和電流保護(hù)及輸出電路H由自恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl和F2、TVS過(guò)壓保護(hù)管D3和D4、二極管D5、接插件Jl組成，接插件Jl的I腳串二極管D5熔斷絲Fl接電阻R21，2腳接地，3腳串熔斷絲接集成電力U4B的14腳，TVS過(guò)壓保護(hù)管D4與接插件Jl的2、3腳并接，TVS過(guò)壓保護(hù)管D3串熔斷絲Fl 二極管D5接接插件Jl的I腳；信號(hào)發(fā)聲方法如下根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換器公式計(jì)算出轉(zhuǎn)換的模擬量電流或電壓值，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器兩路輸出管腳傳送給變送器。變送器是以集成電路U4A和U4B為核心組成的運(yùn)放電路，根據(jù)虛短虛斷的規(guī)律，將電壓信號(hào)最終轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)或?qū)㈦妷盒盘?hào)進(jìn)行運(yùn)放，經(jīng)輸出電路即接插件Jl輸出4-20mA電流或0-10V電壓。電流電壓保護(hù)電路由TVS保護(hù)管D3、D4、二極管D5、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1、F2、F3組成，使智能手持式信號(hào)發(fā)生器在使用過(guò)程中得到更佳的防護(hù)；采用鋰電池供電，電壓輸出0-10V，電流輸出0-20mA，電路結(jié)構(gòu)如原理框I所示。 采用輕觸開(kāi)關(guān)電路，為整個(gè)電路提供直流電源，其利用三極管的特性，通過(guò)按鍵Kl控制電容C4充電和放電過(guò)程，控制三極管Ql和Q2的基極的電壓狀態(tài)，從而達(dá)到打開(kāi)或關(guān)閉設(shè)備的目的；智能信號(hào)發(fā)生器是以中央處理器即集成電路Ul為核心，基于中央處理器對(duì)數(shù)字信號(hào)的高敏感和可控性，通過(guò)接收矩形按鍵K2-K7的數(shù)字信號(hào)，在數(shù)碼管即集成電路U5顯示所要輸出的電流或電壓值，中央處理器通過(guò)數(shù)據(jù)的分析和處理，進(jìn)行運(yùn)算輸出數(shù)字信號(hào)到D/A 轉(zhuǎn)換器即集成電路U2。輔助單元電路為復(fù)位電路和晶振電路，為其正常工作提供可靠的復(fù)位和時(shí)鐘；D/A轉(zhuǎn)換電路即以集成電路U2為核心，集成電路U2是一種帶有緩沖基準(zhǔn)輸入的可編程雙路12位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，輸出電壓范圍為基準(zhǔn)電壓的兩倍，D/A轉(zhuǎn)換器接收用于編程的16 位字產(chǎn)生模擬輸出，輸出電壓公式為2(VREFIN)C0DE/4096。
全文摘要
一種手持式智能信號(hào)發(fā)生器，其結(jié)構(gòu)是由輕觸開(kāi)關(guān)電路A、中央處理器單元B、復(fù)位電路C、晶振電路D、矩陣按鍵電路E、數(shù)碼管顯示電路F、D/A轉(zhuǎn)換及運(yùn)放電路G、電源和電流保護(hù)及輸出電路H組成，中央處理器單元B、D/A轉(zhuǎn)換及運(yùn)放電路F、電源和電流保護(hù)及輸出電路H組成主電路，數(shù)碼管顯示電路G提供數(shù)顯功能，復(fù)位電路C、晶振電路D為單片機(jī)處理單元F工作提供必要支持，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、一機(jī)兩用、體積小巧、結(jié)構(gòu)合理、攜帶方便，適合單手操作，能夠滿足實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)各種現(xiàn)場(chǎng)儀表的調(diào)試、檢測(cè)維護(hù)及校驗(yàn)要求。
文檔編號(hào)G01R35/00GK102590776SQ20121002288
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月2日
發(fā)明者高鶴 申請(qǐng)人:高鶴