專(zhuān)利名稱(chēng)：手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通用電器測(cè)試裝置，具體是一種測(cè)試電量、電路參數(shù)、邏輯狀態(tài)和序列的手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表。
背景技術(shù)：
目前，人們最常用的手持式電器測(cè)試裝置是數(shù)字式萬(wàn)用表，常見(jiàn)的數(shù)字式萬(wàn)用表由功能/量程選擇開(kāi)關(guān)、量程變換網(wǎng)絡(luò)、輸入放大器、A/D變換器、顯示器組成，主要用來(lái)測(cè)量電壓、電流和電阻，有的附加了晶體管放大倍數(shù)、電容、頻率、溫度等測(cè)試功能，其不足之處是1.不能顯示波形和曲線(xiàn)；2.僅適于模擬量的測(cè)試，不適于數(shù)字邏輯、尤其是邏輯序列的測(cè)試。雖然，有一些進(jìn)口數(shù)字式萬(wàn)用表能顯示波形和曲線(xiàn)，但其價(jià)格昂貴，不便推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有普通測(cè)試功能且能顯示電壓波形和伏-安特性曲線(xiàn)、適于邏輯分析測(cè)試的廉價(jià)的手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表。
本實(shí)用新型手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表，包括單片機(jī)，連接在單片機(jī)相應(yīng)端口的模擬量測(cè)試電路、邏輯測(cè)試電路、LCD顯示模塊、多功能微型鍵盤(pán)、RS232接口電路和蜂鳴器，功能/量程選擇開(kāi)關(guān)、測(cè)試插孔以及電源，模擬量測(cè)試電路和邏輯測(cè)試電路分別通過(guò)功能/量程選擇開(kāi)關(guān)與測(cè)試插孔電連接。
本手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表采用高性能單片機(jī)進(jìn)行采集變換、數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制，簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本，同時(shí)提高了可靠性；在強(qiáng)大的軟件功能的支持下，使該數(shù)字萬(wàn)用表能顯示電壓波形和伏-安特性曲線(xiàn)，并且可用于不加電在線(xiàn)測(cè)試和邏輯分析測(cè)試；另外，該數(shù)字萬(wàn)用表還具備存儲(chǔ)和通信功能。


圖1是本手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表的原理框圖；圖2是其典型實(shí)施例的模擬量測(cè)試電路原理圖；圖3是其典型實(shí)施例的邏輯測(cè)試電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1所示手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表包括單片機(jī)，連接在單片機(jī)相應(yīng)端口的模擬量測(cè)試電路、邏輯測(cè)試電路、LCD顯示模塊、多功能微型鍵盤(pán)、RS232接口電路和蜂鳴器，功能/量程選擇開(kāi)關(guān)、測(cè)試插孔以及電源，模擬量測(cè)試電路和邏輯測(cè)試電路分別通過(guò)功能/量程選擇開(kāi)關(guān)與測(cè)試插孔電連接。所述模擬量測(cè)試電路含激勵(lì)放大器1、激勵(lì)放大器2、測(cè)量放大器1、測(cè)量放大器2、恒流源以及量程變換網(wǎng)絡(luò)，量程變換網(wǎng)絡(luò)分別與激勵(lì)放大器1和激勵(lì)放大器2的輸出端電連接，激勵(lì)放大器2的輸出端接恒流源的輸入端，恒流源的輸出端接測(cè)量放大器2的輸入端。所述邏輯測(cè)試電路含邏輯狀態(tài)檢測(cè)電路、邏輯序列輸入電路以及頻率計(jì)數(shù)電路。所述電源含可充電電池以及連接在其正、負(fù)極的DC/DC變換電路。
參照?qǐng)D2和圖3，功能/量程選擇開(kāi)關(guān)1為多刀聯(lián)動(dòng)的多段多位開(kāi)關(guān)，其中段對(duì)應(yīng)功能，位對(duì)應(yīng)量程，多刀對(duì)應(yīng)多點(diǎn)同時(shí)切換。在圖2中，SC2、SC3是其中一段，對(duì)應(yīng)晶體管測(cè)試功能，五個(gè)量程位，只用了兩刀，所以SC1未出現(xiàn)，屬兩刀五位。SN1、SN2、SN3為節(jié)點(diǎn)圖示功能段，三刀五位；SV1、SV2、SV3為電壓及示波功能段，三刀五位；SR1、SR2、SR3為電阻功能段，三刀五位；SA1、SA2為電流功能段，兩刀一位；在圖3中，SP1也是一段，邏輯探頭功能段，一刀一位；SS1、SS2、SS3為邏輯示波功能段，三刀一位；SF1為頻率功能段，一刀一位。
量程變換網(wǎng)絡(luò)含五個(gè)部分(1)由限流電阻RC1、RC2、RC3、RC4、RC5、RC6構(gòu)成晶體管測(cè)試的激勵(lì)量程網(wǎng)絡(luò)；(2)由限流電阻RN1、RN2、RN3、RN4、RN5構(gòu)成節(jié)點(diǎn)圖示功能的激勵(lì)量程網(wǎng)絡(luò)；(3)由分壓電阻RV1、RV2、RV3構(gòu)成晶體管測(cè)試和節(jié)點(diǎn)圖示功能共用的測(cè)量量程網(wǎng)絡(luò)；(4)由分壓電阻RS1、RS2、RS3、RS4、RS5構(gòu)成電壓和電阻共用的采測(cè)量程網(wǎng)絡(luò)；(5)由取樣電阻RS6構(gòu)成電流-電壓變換。
測(cè)量放大器1由集成運(yùn)放A3B、A7B、和電阻R5、R6、R7、R8組成，用于測(cè)量電流、電壓、晶體管特性或電路節(jié)點(diǎn)的特征。測(cè)量時(shí)，功能/量程選擇開(kāi)關(guān)和量程變換網(wǎng)絡(luò)將被測(cè)信號(hào)電平變換后，送入測(cè)量放大器1，放大后送入單片機(jī)A/D變換器的第1通道ADC1，在軟件控制下，電壓/電流數(shù)值或波形按要求顯示在LCD上，交流或直流將被自動(dòng)識(shí)別并予以指示。
測(cè)量放大器2由集成運(yùn)放A4B、電阻R9、R10組成，只用于電阻測(cè)量功能。測(cè)量時(shí)，功能/量程選擇開(kāi)關(guān)將恒流源產(chǎn)生的基準(zhǔn)電流加在被測(cè)電阻上，測(cè)量放大器2將采集被測(cè)電阻上的電壓，放大后送入單片機(jī)A/D變換器的第2通道ADC2，在軟件控制下，單片機(jī)將其換算成電阻值，顯示在LCD顯示器上。
激勵(lì)放大器1由集成運(yùn)放A1B、電阻R1、R2、VR1組成；激勵(lì)放大器2由集成運(yùn)放A2B、電阻R3、R4、VR2組成。測(cè)量晶體管特性或電路節(jié)點(diǎn)的特征時(shí)，通過(guò)軟件控制，單片機(jī)的兩路D/A變換器輸出經(jīng)兩個(gè)激勵(lì)放大器分別加到被測(cè)器件的兩個(gè)電極或電路節(jié)點(diǎn)上，測(cè)量放大器1將采集被測(cè)器件或節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)信號(hào)，放大后送入單片機(jī)A/D變換器的第1通道ADC1，單片機(jī)將其進(jìn)行處理，并按功能/量程選擇和鍵盤(pán)命令將晶體管特性曲線(xiàn)族或電路節(jié)點(diǎn)特征圖形顯示在LCD上。
恒流源由集成運(yùn)放A5B、場(chǎng)效應(yīng)管Q1、電阻R11、R12、R13、電容C1、開(kāi)關(guān)SR2、SR3、基準(zhǔn)電阻RS1、RS2、RS3、RS4、RS5等組成，所需基準(zhǔn)電壓由激勵(lì)放大器2供給，用開(kāi)關(guān)選接不同的基準(zhǔn)電阻可由Q1流出不同大小的基準(zhǔn)電流，以適應(yīng)不同量程電阻的測(cè)量要求。
邏輯狀態(tài)檢測(cè)電路由四與非門(mén)U1，鎖存器U2，晶體管Q2，電阻R14、R15，電位器VR3、VR4，電容C2、C3等組成。電阻R14、電位器VR3、VR4構(gòu)成一分壓器，它有三個(gè)分壓節(jié)點(diǎn)，分別為1)電位器VR3的滑動(dòng)接點(diǎn)，和與非門(mén)U1第1腳相連，2)電位器VR4的滑動(dòng)接點(diǎn)，與晶體管Q2的基極相連，3)電位器VR3與VR4連接處的PROBE端，這是被測(cè)邏輯電平的輸入迭加點(diǎn)，它的電平變化必然使前述兩個(gè)分壓節(jié)點(diǎn)的電平隨之而變。晶體管Q2、電阻R15、電位器VR4組成一反相器，它的輸入就是被測(cè)邏輯電平，輸出則和與非門(mén)U1第9腳相連。電容C2、C3是加速電容，用于提高對(duì)被測(cè)信號(hào)的響應(yīng)速度。U1連接成兩個(gè)RS觸發(fā)器，兩個(gè)RS觸發(fā)器的置位輸入端分別為U1第1腳和第9腳，如前所述分別連到電位器VR3的滑動(dòng)接點(diǎn)與反相器的輸出端，兩個(gè)RS觸發(fā)器的復(fù)位輸入端分別為U1第5腳和第13腳，均接至單片機(jī)的T1，兩個(gè)RS觸發(fā)器的輸出端接鎖存器U2的相應(yīng)輸入端，鎖存器U2的輸出接至單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)。兩個(gè)RS觸發(fā)器可分別由檢測(cè)到的高低邏輯電平置位并保持到復(fù)位之前，單片機(jī)的T1為低電平時(shí)可使其復(fù)位，準(zhǔn)備一次新的檢測(cè)，既定時(shí)刻后，選通U2讀其所存的VH和VL，便可知道探頭上的變化VH＝1表示出現(xiàn)過(guò)高電平，VL＝1表示出現(xiàn)過(guò)低電平，兩者都為1表示出現(xiàn)過(guò)脈沖，兩者都為0表示無(wú)變化，也未檢到合格的邏輯電平，單片機(jī)周期性的讀取-復(fù)位操作就可實(shí)現(xiàn)邏輯狀態(tài)的檢測(cè)，讀取信號(hào)CS2來(lái)自譯碼器U6。進(jìn)行邏輯狀態(tài)檢測(cè)時(shí)，功能/量程選擇開(kāi)關(guān)將被測(cè)邏輯信號(hào)送入邏輯狀態(tài)檢測(cè)電路，該電路將檢測(cè)結(jié)果輸出至單片機(jī)，在軟件控制下，蜂鳴器以不同音響指示邏輯狀態(tài)，LCD也以隨時(shí)間變化的點(diǎn)、線(xiàn)圖形顯示邏輯狀態(tài)。
邏輯序列輸入電路由反相器U3A、U3B、U3C組成。查看邏輯序列時(shí)，功能/量程選擇開(kāi)關(guān)將三個(gè)邏輯序列信號(hào)經(jīng)邏輯序列輸入電路送入單片機(jī)，在軟件控制下，LCD顯示三個(gè)通道的邏輯序列波形。
頻率計(jì)數(shù)電路用于測(cè)量頻率或周期，頻率計(jì)數(shù)電路含整形電路U3D、8位計(jì)數(shù)器U4、鎖存器U5、電阻R16、R17以及電容C4，整形電路U3D的輸出接計(jì)數(shù)器U4的CLK端，計(jì)數(shù)器U4的八位輸出端分別接鎖存器U5的相應(yīng)輸入端，鎖存器U5的輸出數(shù)據(jù)送至單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)。測(cè)量時(shí)，功能/量程選擇開(kāi)關(guān)將被測(cè)信號(hào)經(jīng)由U3D整形后送入U(xiǎn)4計(jì)數(shù)，其進(jìn)位信號(hào)送入單片機(jī)內(nèi)的計(jì)數(shù)器T2作續(xù)位計(jì)數(shù)，單片機(jī)T0發(fā)出的俘獲信號(hào)將U4的即時(shí)數(shù)字鎖入U(xiǎn)5，同時(shí)將其內(nèi)部計(jì)數(shù)器T2的即時(shí)數(shù)字鎖入相應(yīng)的寄存器中，單片機(jī)在軟件控制下，將測(cè)得的頻率或周期顯示于LCD。其中，鎖存器U5的讀取信號(hào)是來(lái)自譯碼器U6的CS1。
本手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表的單片機(jī)采用美國(guó)ADI公司的高性能單片機(jī)ADuC8XX，該單片機(jī)內(nèi)含A/D變換器和D/A變換器，利用它進(jìn)行采集變換、數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制，在強(qiáng)功能的軟件作用下簡(jiǎn)化了外圍電路與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使廉價(jià)多功能成為可能。
本手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表的LCD顯示模塊采用國(guó)產(chǎn)的GM12864，這是一種自帶驅(qū)動(dòng)電路的128列、64行的點(diǎn)陣式圖形LCD模塊。
本手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表中的多功能微型鍵盤(pán)用于輸入軟件操作命令和數(shù)據(jù)；RS232接口電路用于和PC等電腦之間的通信，以便將過(guò)多的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存其它電腦或取回。
本手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表的測(cè)試功能包括(1)、直流電壓 0～625V，五個(gè)量程(2)、交流電壓 0～625V峰值，五個(gè)量程(3)、直流電流 0～250mA(4)、交流電流 0～250mA峰值(5)、電阻 0～25MΩ，多個(gè)量程
(6)、頻率最大20MHz(7)、晶體管放大倍數(shù) 0～1000(8)、晶體管特性曲線(xiàn) 10級(jí)，最大電流5/10/15/20mA，四個(gè)量程(9)、節(jié)點(diǎn)特征圖示多量程，多頻率20Hz～4.8KHz，可存儲(chǔ)對(duì)比(10)、電壓示波 垂直0～625V，5個(gè)量程，水平65μS/D～50mS/D，自動(dòng)觸發(fā)/單次捕獲(11)、邏輯探頭 CMOS/TTL，20MHz，音響提示與圖示(12)、邏輯示波 3個(gè)通道，CMOS/TTL，采樣時(shí)鐘5μS～50mS，觸發(fā)極性與延遲可選。
權(quán)利要求1.一種手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表，其特征是包括單片機(jī)，連接在單片機(jī)相應(yīng)端口的模擬量測(cè)試電路、邏輯測(cè)試電路、LCD顯示模塊、多功能微型鍵盤(pán)、RS232接口電路和蜂鳴器，功能/量程選擇開(kāi)關(guān)、測(cè)試插孔以及電源，所述模擬量測(cè)試電路和邏輯測(cè)試電路分別通過(guò)功能/量程選擇開(kāi)關(guān)與測(cè)試插孔電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表，其特征是所述邏輯測(cè)試電路含邏輯狀態(tài)檢測(cè)電路、邏輯序列輸入電路以及頻率計(jì)數(shù)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表，其特征是頻率計(jì)數(shù)電路含整形電路U3D、8位計(jì)數(shù)器U4、鎖存器U5、電阻R16、R17以及電容C4，整形電路U3D的輸出接計(jì)數(shù)器U4的CLK端，計(jì)數(shù)器U4的八位輸出端分別接鎖存器U5的相應(yīng)輸入端，鎖存器U5的輸出接至單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表，其特征是邏輯狀態(tài)檢測(cè)電路包括四與非門(mén)U1，鎖存器U2，晶體管Q2，電阻R14、R15，電位器VR3、VR4，加速電容C2、C3；電阻R14、電位器VR3、VR4構(gòu)成一分壓器，晶體管Q2及其集電極電阻R15、電位器VR4組成一反相器，晶體管Q2的基極接電位器VR4的滑動(dòng)接點(diǎn)，U1連接成兩個(gè)RS觸發(fā)器，兩個(gè)RS觸發(fā)器的置位輸入端1腳、9腳分別連到電位器VR3的滑動(dòng)接點(diǎn)與反相器的輸出端，兩個(gè)RS觸發(fā)器的復(fù)位輸入端5腳和13腳均接至單片機(jī)的T1，兩個(gè)RS觸發(fā)器的輸出端接鎖存器U2的相應(yīng)輸入端，鎖存器U2的輸出接單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表，其特征是所述模擬量測(cè)試電路含激勵(lì)放大器1、激勵(lì)放大器2、測(cè)量放大器1、測(cè)量放大器2、恒流源以及量程變換網(wǎng)絡(luò)，量程變換網(wǎng)絡(luò)分別與激勵(lì)放大器1和激勵(lì)放大器2的輸出端電連接，激勵(lì)放大器2的輸出端接恒流源的輸入端，恒流源的輸出端接測(cè)量放大器2的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表，其特征是所述電源含可充電電池以及連接在其正、負(fù)極的DC/DC變換電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表，其特征是所述LCD顯示模塊采用128*64點(diǎn)的點(diǎn)陣式LCD顯示模塊GM12864。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表，其特征是所述單片機(jī)采用含A/D和D/A變換器的高性能單片機(jī)ADuC8XX。
專(zhuān)利摘要一種手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表，包括單片機(jī)，連接在單片機(jī)相應(yīng)端口的模擬量測(cè)試電路、邏輯測(cè)試電路、LCD顯示模塊、多功能微型鍵盤(pán)、RS232接口電路和蜂鳴器，功能/量程選擇開(kāi)關(guān)、測(cè)試插孔以及電源，模擬量測(cè)試電路和邏輯測(cè)試電路分別通過(guò)功能/量程選擇開(kāi)關(guān)與測(cè)試插孔電連接。本手持圖示數(shù)字萬(wàn)用表采用高性能單片機(jī)進(jìn)行采集變換、數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制，簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本，同時(shí)提高了可靠性；在強(qiáng)大的軟件功能的支持下，使該數(shù)字萬(wàn)用表能顯示電壓波形和伏－安特性曲線(xiàn)，并且可用于不加電在線(xiàn)測(cè)試和邏輯分析測(cè)試；另外，該數(shù)字萬(wàn)用表還具備存儲(chǔ)和通信功能。
文檔編號(hào)G01R15/12GK2615672SQ03225300
公開(kāi)日2004年5月12日 申請(qǐng)日期2003年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月15日
發(fā)明者張文 申請(qǐng)人:張文