專(zhuān)利名稱(chēng)：袖珍式智能化數(shù)字萬(wàn)用表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種袖珍式智能化數(shù)字萬(wàn)用表，屬于測(cè)定電流、電壓、電阻、電容、電感、頻率等物理量的計(jì)量?jī)x表。
數(shù)字式萬(wàn)用表一般由功能選擇開(kāi)關(guān)、傳感與變換網(wǎng)絡(luò)、衰減網(wǎng)絡(luò)、A/D變換器、放音電路和顯示電路組成，它可將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)A/D變換后直接顯示并可播報(bào)測(cè)量結(jié)果。與指針式萬(wàn)用表比較，其測(cè)量精度高，使用攜帶方便，其不足之處是1.不能自動(dòng)改換量程，仍須人工控制；2.功能少且不宜擴(kuò)展。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種由單片機(jī)最小系統(tǒng)控制的、可自動(dòng)改換量程及小數(shù)點(diǎn)位置、具有14種功能的袖珍式智能化數(shù)字萬(wàn)用表。
本實(shí)用新型的袖珍式智能化數(shù)字萬(wàn)用表包括功能選擇開(kāi)關(guān)、傳感與變換網(wǎng)絡(luò)、衰減網(wǎng)絡(luò)、A/D變換器、鎖存譯碼液晶驅(qū)動(dòng)器、液晶板及放音電路，其特征在于采用單片機(jī)、地址鎖存器和程序存儲(chǔ)器構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。所述的功能選擇開(kāi)關(guān)將被測(cè)物理量送入傳感與變換網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)的變換電路從而變換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，再送入衰減網(wǎng)絡(luò)，衰減后的電壓信號(hào)輸入給電子模擬開(kāi)關(guān)組后在控制信號(hào)A、B的控制下在輸出端給出一電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)被連往A/D變換器的輸入端，經(jīng)變換后產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)選擇時(shí)序信號(hào)同時(shí)送入單片機(jī)P1口，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所述的功能選擇開(kāi)關(guān)將被測(cè)頻率信號(hào)送入分頻電路進(jìn)行分頻，其輸出信號(hào)均被連往電子模擬開(kāi)關(guān)組，在控制信號(hào)A、B的控制下在輸出端產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)經(jīng)功能選擇開(kāi)關(guān)被連往單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器T0的輸入端；所述的功能選擇開(kāi)關(guān)將被測(cè)電容、電感等物理量送入傳感與變換網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)的變換電路，變換成相應(yīng)的頻率信號(hào)再經(jīng)功能選擇開(kāi)關(guān)送入單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器T0輸入端，數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)處理后，經(jīng)鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器與液晶板連接。所述的單片機(jī)其高八位地址即P2口中的一部分與單片機(jī)讀寫(xiě)控制線(xiàn)WR、RD一起作為控制邏輯的輸入線(xiàn)被連往由組合邏輯門(mén)構(gòu)成的控制邏輯電路，其產(chǎn)生的控制信號(hào)分別連往放音電路、鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器、量綱、小數(shù)點(diǎn)、符號(hào)顯示電路和功能顯示與判別電路的控制端，所述的量綱顯示電路由鎖存器和發(fā)光二極管組成，單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)與鎖存器交換信息，鎖存器則在單片機(jī)和控制邏輯電路的控制下，將信號(hào)分別送往發(fā)光二極管、電子模擬開(kāi)關(guān)組的控制端，所述的符號(hào)與小數(shù)點(diǎn)顯示電路由六D觸發(fā)器和異或門(mén)組成，六D觸發(fā)器的輸入端與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的高四位連接，在控制邏輯電路的控制下，六D觸發(fā)器通過(guò)異或門(mén)實(shí)現(xiàn)液晶板上符號(hào)和小數(shù)點(diǎn)的顯示。所述的功能顯示與判別電路由功能選擇開(kāi)關(guān)、發(fā)光二極管矩陣和三態(tài)驅(qū)動(dòng)器組成，發(fā)光二極管矩陣分別與功能選擇開(kāi)關(guān)、三態(tài)門(mén)驅(qū)動(dòng)器連通，在控制邏輯電路的控制下，三態(tài)門(mén)驅(qū)動(dòng)器將功能狀態(tài)信息通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)送往單片機(jī)。使用時(shí)，只須將功能選擇開(kāi)關(guān)扳動(dòng)到正確位置，發(fā)光二極管中的一支便被點(diǎn)燃，以指示測(cè)試功能，用表筆與被測(cè)點(diǎn)接觸后，即可通過(guò)液晶板上顯示的數(shù)值和量綱指示燈的指示得到所測(cè)結(jié)果。測(cè)試功能為(1)直流小電壓0—1999mV
(2)直流電壓0—1000V(3)交流電流0—10A(4)直流小電流 0—199mA(5)直流電流0—10A(6)交流電壓0—1000V(7)峰值電壓0—1000V(8)電阻0—20MΩ(9)半導(dǎo)體二極管正反向?qū)ㄌ匦?10)半導(dǎo)體三極管β值(11)電容 0.001PF—200μF(12)電感 0—20H(13)頻率 0—2MHz(14)周期 最大2秒。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量簡(jiǎn)單方便，可自動(dòng)改變量程及小數(shù)點(diǎn)位置，毋須人工干預(yù)；測(cè)量功能較全，功能擴(kuò)展方便；大大地簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，使成本降低，可靠性提高。


圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2是電容—頻率變換電路原理圖。
圖3是電感—頻率變換電路原理圖。
圖4是頻電路原理圖。
圖5是傳感變換網(wǎng)絡(luò)與單片機(jī)連接原理圖。
圖6是單片機(jī)最小系統(tǒng)與控制邏輯電路的連接原理圖。
圖7是液晶板驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
圖8是量綱顯示與功能顯示及判別電路原理圖。
實(shí)施例；參見(jiàn)圖1—8，本實(shí)用新型的袖珍式智能化數(shù)字萬(wàn)用表包括功能選擇開(kāi)關(guān)1、傳感與變換網(wǎng)絡(luò)2、分頻電路3、衰減網(wǎng)絡(luò)4、電子模擬開(kāi)關(guān)組5、A/D變換器6、單片機(jī)最小系統(tǒng)7、鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器8、液晶板9、放音電路11、控制邏輯電路12、功能顯示與判別電路13、量綱顯示電路14和符號(hào)、小數(shù)點(diǎn)顯示電路10。功能選擇開(kāi)關(guān)1為多刀聯(lián)動(dòng)的十五位開(kāi)關(guān)，其一聯(lián)的定點(diǎn)分別接入傳感與變換網(wǎng)絡(luò)2中不同的變換電路的輸入端，其動(dòng)點(diǎn)接測(cè)試輸入插口，其二聯(lián)的定點(diǎn)則分別連接傳感與變換網(wǎng)絡(luò)2中相應(yīng)變換電路的輸出端，其動(dòng)點(diǎn)則接入衰減網(wǎng)絡(luò)4的輸入端，其三聯(lián)的定點(diǎn)接功能顯示與判別電路13中各發(fā)光二極管。傳感與變換網(wǎng)絡(luò)2中的電容、電感變換電路分別如圖2、3所示。傳感與變換網(wǎng)絡(luò)2中各變換電路輸出的電壓信號(hào)由功能選擇開(kāi)關(guān)1的第二聯(lián)送入由電阻串聯(lián)而成的衰減網(wǎng)絡(luò)4，由衰減網(wǎng)絡(luò)4產(chǎn)生的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系分別為V01∶V1＝1∶1、V02∶V1＝1∶10，V03∶V1＝1∶100，V01、V02、V03分別連往電子模擬開(kāi)關(guān)組5。分頻電路3如圖4所示，由行波進(jìn)位的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4024和電子模擬開(kāi)關(guān)CD4052組成，計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)分別由4024的Q1、Q3和Q6引出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入頻率f0的二分頻、八分頻和六十四分頻，即f01＝1/2f，f02＝1/8f，f03＝1/64f。電子模擬開(kāi)關(guān)組5選用4000系列的雙四選—電子模擬開(kāi)關(guān)CD4052，CD4052內(nèi)部集成了兩組四選一電子模擬開(kāi)關(guān)，衰減網(wǎng)絡(luò)4的輸出電壓V01、V02和V03分別連往CD4052上半部分，而分頻電路3輸出的三種不同頻率的脈沖信號(hào)f01、f02和f03分別連往CD4052下半部分，電子模擬開(kāi)關(guān)組5在控制信號(hào)A、B的控制下，必有一只開(kāi)關(guān)閉合，于是便可在輸出端COM1獲得V01或V02或V03的電壓信號(hào)，而在輸出端COM2獲得頻率為f01或f02或f03的脈沖信號(hào)，電子模擬開(kāi)關(guān)組5輸出的電壓信號(hào)被送往A/D變換器6，而脈沖信號(hào)則經(jīng)功能選擇開(kāi)關(guān)1的二聯(lián)被送往單片機(jī)15的內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器T0的輸入端。A/D變換器6選用MC14433。由電子模擬開(kāi)關(guān)組5輸出的電壓信號(hào)被連往MC14433的輸入端，經(jīng)變換后產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)Q3、Q2、Q1、Q0以及數(shù)據(jù)選擇時(shí)序信號(hào)DS1、DS2、DS3、DS4分別連往單片機(jī)15P1口的P1.0、P1.1…P1.7。單片機(jī)最小系統(tǒng)7由單片機(jī)15、低八位地址鎖存器16和程序存儲(chǔ)器17組成，單片機(jī)15選用MC5—51系列的80C31，低八位地址鎖存器16選用74HC373，程序存儲(chǔ)器17為EPROM27C512。數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)15處理后，必須經(jīng)鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器8方可與液晶板9連接，鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器8為BCD—七段譯碼液晶驅(qū)動(dòng)器，選用了4000系列的CD4543。從圖7可見(jiàn)，三只驅(qū)動(dòng)器CD4543的七段輸出a、b、c、d、e、f、g分別被連往液晶板9個(gè)位、十位、百位七段筆的引腳a1，b1，…，g1；a2，b2，…，g2及a3，b3，…，g3。液晶板9的干位1，符號(hào)與小數(shù)點(diǎn)顯示電路10則采用74HC174六D觸發(fā)器和異或門(mén)來(lái)完成。單片機(jī)15數(shù)據(jù)總線(xiàn)的低四位分別連往個(gè)位與百位驅(qū)動(dòng)器CD4543的輸入端；而高四位則分別連往十位驅(qū)動(dòng)器CD4543的輸入端以及六D觸發(fā)器74HC174的輸入端。液晶板9采用了31/2位中屏幕液晶板，最大顯示數(shù)字為1999。量綱是通過(guò)三只發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)顯示的，三只二極管被設(shè)置在儀器面板的最上方，在不同測(cè)量功能時(shí)，發(fā)光二極管所代表量綱的含意如下表
量綱顯示電路14由三只發(fā)光二極管，八D鎖存器74HC373組成，三只發(fā)光二極管均由八D鎖存器74HC373來(lái)驅(qū)動(dòng)，為使系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、蜂鳴響?hù)[電路也由74HC373驅(qū)動(dòng)，與此同時(shí)該芯片還將在單片機(jī)15控制之下產(chǎn)生電子模擬開(kāi)關(guān)組5的控制信號(hào)A、B、C。功能顯示與判別電路13由功能選擇開(kāi)關(guān)1的第三聯(lián)，發(fā)光二極管矩陣以及三態(tài)驅(qū)動(dòng)器組成，三態(tài)驅(qū)動(dòng)器選用了兩只74HC244，在控制邏輯電路12產(chǎn)生的控制信號(hào)的作用下，“功能狀態(tài)”這一信息通過(guò)三態(tài)門(mén)驅(qū)動(dòng)器并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)而被送往單片機(jī)15。放音電路11由八D鎖存器、語(yǔ)言合成器以及放大電路和揚(yáng)聲器所組成，八D鎖存器選用了74HC373，語(yǔ)言合成器選用了UM5100，放大電路則選用了與UM5100配套的LM324和LM386。在需要進(jìn)行語(yǔ)言報(bào)告時(shí)，單片機(jī)15則把要放出的信號(hào)定時(shí)地一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)地經(jīng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)打入到八D鎖存器中。八D鎖存器的輸出直接與語(yǔ)言合成器的數(shù)據(jù)輸入端相連，語(yǔ)言合成器在自己內(nèi)部時(shí)鐘的控制之下完成語(yǔ)言的合成，語(yǔ)言合成器將合成的語(yǔ)音信號(hào)輸出給電壓放大器，再經(jīng)功率放大器放大最后從揚(yáng)聲器播報(bào)出來(lái)?？刂七壿嬰娐?2是由組合邏輯門(mén)構(gòu)成的。組合邏輯門(mén)選用了74HC04六反向器以及74HC00雙輸入四與外門(mén)和74HC08雙輸入四與門(mén)。單片機(jī)15P2口的部分高位地址線(xiàn)P2.7—P2.1和讀寫(xiě)控制線(xiàn)作為控制邏輯電路12的輸入線(xiàn)，據(jù)此，控制邏輯可產(chǎn)生七個(gè)控制信號(hào)CON1—CON7，這些控制信號(hào)分別連往各個(gè)I/O的控制端以實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的控制。
權(quán)利要求1.一種袖珍式智能化數(shù)字萬(wàn)用表，包括功能選擇開(kāi)關(guān)、傳感與變換網(wǎng)絡(luò)、衰減網(wǎng)絡(luò)、A/D變換器、鎖存譯碼液晶驅(qū)動(dòng)器、液晶板及放音電路，其特征在于采用單片機(jī)、地址鎖存器和程序存儲(chǔ)器構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，所述的功能選擇開(kāi)關(guān)將被測(cè)物理量送入傳感與變換網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)的變換電路從而變換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，再送入衰減網(wǎng)絡(luò)，衰減后的電壓信號(hào)輸入給電子模擬開(kāi)關(guān)組后在控制信號(hào)A、B的控制下在輸出端給出一電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)被連往A/D變換器的輸入端，經(jīng)變換后產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)選擇時(shí)序信號(hào)同時(shí)送入單片機(jī)P1口，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所述的功能選擇開(kāi)關(guān)將被測(cè)頻率信號(hào)送入分頻電路進(jìn)行分頻，其輸出信號(hào)均被連往電子模擬開(kāi)關(guān)組，在控制信號(hào)A、B的控制下在輸出端產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)經(jīng)功能選擇開(kāi)關(guān)被連往單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器T0的輸入端；所述的功能選擇開(kāi)關(guān)將被測(cè)電容、電感等物理量送入傳感與變換網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)的變換電路，變換成相應(yīng)的頻率信號(hào)再經(jīng)功能選擇開(kāi)關(guān)送入單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器T0輸入端，數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)處理后，經(jīng)鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器與液晶板連接，所述的單片機(jī)其高八位地址即P2口中的一部分與單片機(jī)讀寫(xiě)控制線(xiàn)WR、RD一起作為控制邏輯的輸入線(xiàn)被連往由組合邏輯門(mén)構(gòu)成的控制邏輯電路，其產(chǎn)生的控制信號(hào)分別連往放音電路、鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器、量綱、小數(shù)點(diǎn)、符號(hào)顯示電路和功能顯示與判別電路的控制端，所述的量綱顯示電路由鎖存器和發(fā)光二極管組成，單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)與鎖存器交換信息，鎖存器則在單片機(jī)和控制邏輯電路的控制下，將信號(hào)分別送往發(fā)光二極管、電子模擬開(kāi)關(guān)組的控制端，所述的符號(hào)與小數(shù)點(diǎn)顯示電路由六D觸發(fā)器和異或門(mén)組成，六D觸發(fā)器的輸入端與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的高四位連接，在控制邏輯電路的控制下，六D觸發(fā)器通過(guò)異或門(mén)實(shí)現(xiàn)液晶板上符號(hào)和小數(shù)點(diǎn)的顯示，所述的功能顯示與判別電路由功能選擇開(kāi)關(guān)、發(fā)光二極管矩陣和三態(tài)驅(qū)動(dòng)器組成，發(fā)光二極管矩陣分別與功能選擇開(kāi)關(guān)、三態(tài)門(mén)驅(qū)動(dòng)器連通，在控制邏輯電路的控制下，三態(tài)門(mén)驅(qū)動(dòng)器將功能狀態(tài)信息通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)送往單片機(jī)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種袖珍式智能化數(shù)字萬(wàn)用表，其特征是采用單片機(jī)最小系統(tǒng)對(duì)量綱的轉(zhuǎn)換、小數(shù)點(diǎn)的移位進(jìn)行自動(dòng)控制，同時(shí)更換并增加了傳感與變換網(wǎng)絡(luò)中的變換電路，擴(kuò)大了測(cè)試范圍，大大地簡(jiǎn)化了硬件，使成本降低，可靠性提高。
文檔編號(hào)G01R15/12GK2231797SQ95230419
公開(kāi)日1996年7月24日 申請(qǐng)日期1995年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月6日
發(fā)明者趙文成 申請(qǐng)人:趙文成