專利名稱：數(shù)字萬用表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量?jī)x表，尤其涉及一種用于測(cè)量電氣參數(shù)且可實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)的數(shù)字萬用表。
背景技術(shù)：
數(shù)字萬用表在電氣測(cè)量領(lǐng)域廣為應(yīng)用，目前人們使用的數(shù)字萬用表的測(cè)量結(jié)果多是以數(shù)字顯示方式輸出，這就要求使用者必須用眼睛觀看測(cè)量結(jié)果，因此使用者須一邊測(cè)量一邊觀看測(cè)量結(jié)果，這樣不但會(huì)使使用者分心使測(cè)量產(chǎn)生誤差，還可能造成測(cè)量短路，從而對(duì)人體產(chǎn)生傷害或使設(shè)備毀壞。另外，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)較多或分布較密時(shí)，測(cè)量效率必將大受影響。因此，現(xiàn)有技術(shù)中提供一種無需觀看就可以知曉測(cè)量結(jié)果的萬用表。申請(qǐng)?zhí)枮?6229006.8，名稱為“具語音報(bào)讀數(shù)功能的數(shù)字萬用表”的中國實(shí)用新型專利文獻(xiàn)中就公開了一種通過語音播報(bào)測(cè)量結(jié)果的數(shù)字萬用表，該數(shù)字萬用表由功能開關(guān)及輔助電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理機(jī)、LCD顯示器、語音ROM及功率放大電路、語音輸出裝置和功能選擇/執(zhí)行開關(guān)組成，其中微處理機(jī)、語音ROM是專用芯片，借助功能選擇/執(zhí)行開關(guān)，使萬用表具有多種功能，如測(cè)量值的多種讀數(shù)模式。這樣的數(shù)字萬用表使得測(cè)量者能夠集中注意力進(jìn)行測(cè)量，而不必分心觀察測(cè)量結(jié)果，有效保障了使用者的人身安全及設(shè)備安全，且可實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。但是，上述公開的數(shù)字萬用表，其所包含的A/D轉(zhuǎn)換器、微處理機(jī)、語音ROM及功率放大電路均為分離的芯片，這樣組合而成的數(shù)字萬用表集成度、可靠性均較低，而且體積較大、成本較高，并且不支持串口通訊、測(cè)量結(jié)果的打印輸出等功能。
實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種集成度高、可靠性高、體積小、成本低且可實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)的數(shù)字萬用表。
本實(shí)用新型提供的數(shù)字萬用表，包括功能選擇電路、量程轉(zhuǎn)換電路、LCD電路、電源，并且還包括具有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC、數(shù)字信號(hào)處理器DSP以及片內(nèi)存儲(chǔ)器的微控制器；其中，被測(cè)量、功能選擇電路、量程轉(zhuǎn)換電路及微控制器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC依次串聯(lián)并產(chǎn)生數(shù)碼測(cè)量結(jié)果經(jīng)由LCD電路輸出；該數(shù)碼測(cè)量結(jié)果通過數(shù)字信號(hào)處理器DSP處理產(chǎn)生播報(bào)測(cè)量結(jié)果的數(shù)字聲音數(shù)據(jù)，再經(jīng)由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC轉(zhuǎn)換為連續(xù)的語音模擬量信號(hào)輸出。
所述量程轉(zhuǎn)換電路和所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC組成量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路。
所述微控制器為凌陽公司16位單片機(jī)SPCE061A。
所述微控制器的片內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有合成語音的音素庫，其采用TTS(文本-語音轉(zhuǎn)換)技術(shù)合成。
所述LCD電路的驅(qū)動(dòng)方式為二分之一偏壓或三分之一偏壓。
本實(shí)用新型提供的數(shù)字萬用表還包括與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC依次串接的驅(qū)動(dòng)電路和音頻輸出電路，語音模擬量信號(hào)經(jīng)放大驅(qū)動(dòng)后輸出給音頻輸出電路實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)測(cè)量結(jié)果。
本實(shí)用新型提供的數(shù)字萬用表還包括自動(dòng)關(guān)機(jī)電路，電源通過自動(dòng)關(guān)機(jī)電路為微控制器提供工作電壓，當(dāng)數(shù)字萬用表待機(jī)時(shí)間超過預(yù)先設(shè)定值時(shí)，切斷連接到微控制器的電源。
本實(shí)用新型提供的數(shù)字萬用表采用具有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC、數(shù)字信號(hào)處理器DSP以及片內(nèi)存儲(chǔ)器的微控制器，例如SPCE061A作為其控制部件，而不采用分離元件的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC、數(shù)字信號(hào)處理器DSP以及語音ROM，因而具有電路集成度高、可靠性高、體積小、成本低等特點(diǎn)。另外，本實(shí)用新型的量程轉(zhuǎn)換電路和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC組成量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，其能夠進(jìn)行量程的自動(dòng)識(shí)別，且微控制器的片內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有合成語音的音素庫，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的多種語言的語音播報(bào)，并且該數(shù)字萬用表能夠同上位機(jī)進(jìn)行通訊，智能化程度也較高。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是本實(shí)用新型的電路原理框圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路框圖；圖3是圖2所示實(shí)施例的功能選擇電路的觸頭及其編號(hào)圖；圖4是圖2所示實(shí)施例實(shí)現(xiàn)功能選擇電路位置判斷的電路；圖5是圖2所示實(shí)施例所采用的74HC4051邏輯結(jié)構(gòu)原理框圖；圖6是圖2所示實(shí)施例的量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換的電路圖；
圖7是圖2所示實(shí)施例中數(shù)字萬用表與上位機(jī)通訊的電路圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供的數(shù)字萬用表，主要由功能選擇電路、量程轉(zhuǎn)換電路、LCD電路、電源和帶有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC、數(shù)字信號(hào)處理器DSP以及片內(nèi)存儲(chǔ)器的微控制器構(gòu)成。該數(shù)字萬用表的量程轉(zhuǎn)換電路和微控制器內(nèi)部的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC構(gòu)成了量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路。
以下結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。
圖1是本實(shí)用新型數(shù)字萬用表的原理框圖。本實(shí)用新型提供的一種數(shù)字萬用表由功能選擇電路4、量程轉(zhuǎn)換電路5、電源1、自動(dòng)關(guān)機(jī)電路2、LCD電路9、驅(qū)動(dòng)電路7、音頻輸出電路8及微控制器3組成。電源1通過自動(dòng)關(guān)機(jī)電路2連接微控制器3的VDD管腳，為微控制器3提供工作電壓，當(dāng)數(shù)字萬用表待機(jī)時(shí)間超過預(yù)先設(shè)定值時(shí)，切斷連接到微控制器3的電源。被測(cè)量通過數(shù)字萬用表的表筆連接功能選擇電路4，功能選擇電路4同時(shí)與量程轉(zhuǎn)換電路5連接，量程轉(zhuǎn)換電路5與微控制器3內(nèi)部的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC共同構(gòu)成量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路6，在微控制器3的控制下，測(cè)量值通過功能選擇電路4和量程轉(zhuǎn)換電路5輸入到微控制器3中，通過微控制器3內(nèi)部的運(yùn)算處理產(chǎn)生數(shù)碼測(cè)量結(jié)果，該數(shù)碼測(cè)量結(jié)果通過LCD電路9顯示輸出；或微控制器3根據(jù)測(cè)量結(jié)果逐步從音素庫中取出壓縮過的音素?cái)?shù)據(jù)，通過DSP運(yùn)算進(jìn)行解壓縮及合成處理后產(chǎn)生播報(bào)測(cè)量結(jié)果的數(shù)字聲音數(shù)據(jù)，這些數(shù)字聲音數(shù)據(jù)又逐一經(jīng)過微控制器3內(nèi)部的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為連續(xù)的語音模擬量信號(hào)后經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路7放大驅(qū)動(dòng)后輸出給音頻輸出電路8實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)測(cè)量結(jié)果。數(shù)字萬用表可以測(cè)量直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流、電阻、電容、三極管放大倍數(shù)、二極管及線路通斷等電氣參數(shù)。功能選擇電路4用于選擇被測(cè)量，以確定具體的被測(cè)量為上述哪一種電氣參數(shù)；量程轉(zhuǎn)換電路5用于選擇測(cè)量的量程范圍；電源1用于為該數(shù)字萬用表提供工作電壓；驅(qū)動(dòng)電路7和音頻輸出電路8用于語音播報(bào)測(cè)量結(jié)果；LCD電路9的驅(qū)動(dòng)方式可為二分之一偏壓或三分之一偏壓，其用于測(cè)量結(jié)果的顯示。微控制器3用于控制選定功能和量程以及將輸入的被測(cè)量進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換和運(yùn)算處理，并輸出測(cè)量結(jié)果。
請(qǐng)一起參閱圖2，其是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路框圖。本實(shí)用新型數(shù)字萬用表的微控制器采用具有模/數(shù)轉(zhuǎn)換ADC、數(shù)/模轉(zhuǎn)換DAC、數(shù)字信號(hào)處理器DSP以及片內(nèi)存儲(chǔ)器的臺(tái)灣凌陽科技公司的SPCE061A芯片，其是16位μ’nSPTM內(nèi)核微處理器，具有2K字SRAM和32K字FLASH程序存儲(chǔ)器，工作電壓在2.6V到3.6V范圍內(nèi)時(shí)的工作速度范圍為0.32MHz到49.152MHz。SPCE061A芯片可以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換、LCD顯示、語音數(shù)據(jù)提取、解碼及合成后送DAC轉(zhuǎn)換成音頻電流驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器播報(bào)測(cè)量結(jié)果。SPCE061A芯片的ADC(IOA0)測(cè)試的基本量為直流電壓，范圍為0到3.3V，因此這就需要先將被測(cè)量(直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻、電容、三極管放大倍數(shù)、二極管及線路通斷等)轉(zhuǎn)換成直流電壓，由功能選擇電路選擇所測(cè)試的是哪一個(gè)被測(cè)量。圖2中的功能選擇電路中主要部件為機(jī)械開關(guān)，即功能選擇開關(guān)，需要測(cè)試人員手動(dòng)調(diào)節(jié)，所以需要偵測(cè)出功能選擇開關(guān)的位置，才能知道當(dāng)前測(cè)試的是哪一個(gè)被測(cè)量。本實(shí)用新型的實(shí)施例中采用SPCE061A芯片的通用I/O口控制8-3編碼器74HC148來確定功能選擇開關(guān)的位置，再由SPCE061A芯片中的ADC與量程轉(zhuǎn)換電路配合控制量程的選擇。輸入到SPCE061A芯片中的ADC電路的直流電壓在0到3.3V范圍內(nèi)，經(jīng)SPCE061A芯片內(nèi)部的10位精度的ADC轉(zhuǎn)換成0到1023的數(shù)字量值，并經(jīng)微控制器SPCE061A芯片運(yùn)算處理后產(chǎn)生000.0到999.9(3位半)數(shù)碼結(jié)果，經(jīng)驅(qū)動(dòng)在LCD上顯示出來，當(dāng)中小數(shù)點(diǎn)的位置可由量程選擇確定。同時(shí)，SPCE061A根據(jù)000.0-999.9數(shù)碼結(jié)果(文本結(jié)果)從存儲(chǔ)在SPCE061A片內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器里的音素庫中地取出壓縮過的音素?cái)?shù)據(jù)，通過DSP運(yùn)算對(duì)其進(jìn)行解壓縮后逐步合成出對(duì)應(yīng)于上述數(shù)碼結(jié)果的0到1023的數(shù)字語音數(shù)據(jù)，通過SPCE061A芯片片內(nèi)10位精度的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC將數(shù)字語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成連續(xù)的0到3mA音頻電流信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路使音頻輸出電路中的揚(yáng)聲器發(fā)出語音聲音(語音結(jié)果)。當(dāng)然，本實(shí)施例中也可以采用外接功放電路，例如LM386功放集成電路，來完成語音的播放。
本實(shí)用新型的萬用表通過上述的TTS(文本-語音轉(zhuǎn)換)技術(shù)過程實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)測(cè)量結(jié)果，可以節(jié)省大量的存儲(chǔ)器資源，從而可進(jìn)一步降低成本。
本實(shí)用新型的萬用表可采用用戶定制的方法進(jìn)行多種語言選擇，根據(jù)用戶的需要將相應(yīng)語言的音素庫壓縮存入SPCE061A的片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器中；并且，SPCE061A可據(jù)用戶定制信息，在進(jìn)行上述文本-語音轉(zhuǎn)換過程中采用相應(yīng)的解壓縮及合成處理方法，便可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型萬用表多種語言選擇的語音報(bào)數(shù)功能。
在圖2所示的實(shí)施例中，所采用的SPCE061A單片機(jī)的IOB7、IOB10為并行輸入輸出口(I/O)，其第二功能為通用異步串行接口UART的發(fā)送端口TXD、接收端口RXD，能夠支持串行通訊；同時(shí)該微控制器支持并行打印功能，通過微控制器的I/O口連接并行打印機(jī)(圖中未示)，并由SPCE061A的I/O口模擬并行通訊的時(shí)序完成與打印機(jī)的通訊，這樣就能夠?qū)y(cè)量結(jié)果打印出來，而且，由于微控制器SPCE061A的I/O口具有輸出鎖存功能，因此可以不需要外加鎖存器進(jìn)行數(shù)據(jù)的鎖存。當(dāng)然，本實(shí)用新型中采用的微控制器并不僅僅局限于實(shí)施例中所示的SPCE061A單片機(jī)，也可以采用其他品牌、型號(hào)的微控制器，但是需要根據(jù)其各自的電氣特性增添相應(yīng)的輔助器件來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的功能。例如所采用的微控制器沒有內(nèi)置的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC、數(shù)字信號(hào)處理器DSP或片內(nèi)ROM存儲(chǔ)器，就需要添加相應(yīng)器件以及驅(qū)動(dòng)電路；如果所采用的微控制器沒有內(nèi)置的串口或并口，同樣需要添加相應(yīng)的通訊接口電路，以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)、鎖存電路來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的功能。
圖3是圖2所示實(shí)施例功能選擇電路的觸頭及其編號(hào)圖。圖3所示的功能選擇開關(guān)對(duì)應(yīng)于圖1中所示的功能選擇電路，該功能選擇開關(guān)為機(jī)械旋轉(zhuǎn)開關(guān)。圖3中，S1——S51為鍍銀或鍍銅的觸頭，對(duì)應(yīng)于不同的測(cè)量電路。本實(shí)用新型數(shù)字萬用表所測(cè)量的各種參數(shù)具有不同的測(cè)量電路和測(cè)量單位，數(shù)字萬用表測(cè)試何種被測(cè)量由功能選擇開關(guān)來選擇，當(dāng)選擇某測(cè)量功能時(shí)，從萬用表表筆接入的被測(cè)量通過該開關(guān)連接到對(duì)應(yīng)的電路上，由量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路自動(dòng)選擇最合適的量程進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)斷開其它功能電路，以便降低功耗；另一方面，微控制器讀入該開關(guān)的位置信息，并根據(jù)所述開關(guān)位置對(duì)應(yīng)的功能檔的量程大小來顯示、語音播報(bào)被測(cè)量的工程值大小、單位。例如圖3所示為選擇測(cè)量交流電壓檔，萬用表黑表筆連接到系統(tǒng)的“地”上，紅表筆電壓信號(hào)連接到S1上，通過功能選擇開關(guān)的動(dòng)觸片連接到S11上，S11為連接交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓電路的固定觸頭，交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓電路的輸出通過S27、S31、S35、S38、S41、S42連接到量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，從而進(jìn)入單片機(jī)SPCE061A的ADC電路，功能選擇開關(guān)的S18、S26用來供SPCE061A判斷位置信息。其它測(cè)量功能如直流電壓、直流電流、交流電流、電阻、電容、三極管放大倍數(shù)、二極管及線路通斷等測(cè)量電路的信號(hào)流向與測(cè)量交流電壓類同。
圖4是圖2所示實(shí)施例實(shí)現(xiàn)功能選擇電路位置判斷的電路。用來判斷圖4所示功能選擇開關(guān)的位置。實(shí)現(xiàn)該位置判斷功能的電路可以有很多種，本實(shí)施例中是采用8-3編碼器74HC148來進(jìn)行位置判斷。如圖4中所示，74HC148共有8路輸入、3路輸出，第0、7兩路輸入未使用，第1到第6路分別連接到功能選擇開關(guān)的S16～S21；其中，S16連到S51、S17連到S50、S18連到S25、S19連到S24、S20連到S23、S21連到S22。功能選擇開關(guān)的S26固定接低電平，S49接微控制器SPCE061A的一個(gè)I/O口。由于圖4中所示的被測(cè)量有12種，而74HC148的輸入端最多只有8個(gè)，因此在本實(shí)施例中需要另外配合S26、S49的邏輯電平共同完成功能的選擇，也就是使用74HC148其中的6路輸入并配合S26、S49的邏輯電平共同進(jìn)行判斷。如圖4所示，74HC148的8路輸入分別通過10K的上拉電阻接高電平，并且第0、7兩路輸入未使用，當(dāng)?shù)?到第6路無低電平時(shí)，74HC148的A2、A1、A0輸出全為高電平，當(dāng)其中有低電平時(shí)，A2、A1、A0的編碼范圍為001到110，74HC148邏輯真值表如表1所示。當(dāng)萬用表的功能選擇開關(guān)被旋轉(zhuǎn)到某一個(gè)測(cè)量功能時(shí)，S16～S21將有不同的邏輯電平編碼，即對(duì)應(yīng)于74HC148的6路有不同的電平序列輸入，74HC148則有不同的編碼輸出，將其編碼結(jié)果輸出到微控制器SPCE061A的I/O口(IOA4～I(xiàn)OA6)，由微控制器SPCE061A進(jìn)行判斷，就可以知道所選擇的被測(cè)功能，從而實(shí)現(xiàn)了被測(cè)量的功能選擇開關(guān)位置的判斷。下面以選擇ACV為例來具體說明如何進(jìn)行功能選擇開關(guān)位置的判斷。見表1所示的74HC148芯片的邏輯真值表，首先微控制器向S49輸出一個(gè)高電平，并讀入74HC148的A2、A1、A0的狀態(tài)，由微控制器判斷A2、A1、A0的編碼是否在正確的編碼范圍內(nèi)，因?yàn)楣δ苓x擇開關(guān)在ACV的位置，S18與S26相連，所以S18為低電平，即74HC148的第4路輸入為低電平，則74HC148的A2、A1、A0編碼輸出為011，在正確的編碼范圍內(nèi)，微控制器根據(jù)此編碼和S49的電平狀態(tài)即可知道是ACV檔。如果功能選擇開關(guān)在右半邊(200uA——20A擋)時(shí)，則微控制器必須向S49輸出低電平，74HC148的A2、A1、A0編碼輸出才在正確的編碼范圍內(nèi)，由此就可以判斷功能選擇開關(guān)的位置了，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的信息判斷。
表1 74HC148芯片的邏輯真值表

圖5是圖2所示實(shí)施例所采用的74HC4051邏輯結(jié)構(gòu)原理框圖。圖5中所示的芯片為74HC4051，是8選1多路選擇開關(guān)。其中有8個(gè)輸入端口A0～A7，其管腳為圖中對(duì)應(yīng)的小圓圈中的數(shù)字；1個(gè)輸出通道A，其管腳為3；三個(gè)控制端口S0～S2，對(duì)應(yīng)的管腳分別為11～9。8選1多路選擇開關(guān)74HC4051的輸入信號(hào)來自于分壓電阻R74到R80的分壓值，控制信號(hào)來自于微控制器，輸出信號(hào)連接到微控制器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。74HC4051芯片的控制端口S0～S2編碼由微控制器控制(由微控制器SPCE061A輸出)決定哪個(gè)輸入通道與輸出通道導(dǎo)通，見表2所示的74HC4051真值表。例如，S0～S2端口的二進(jìn)制編碼為000時(shí)，輸出通道A與輸入A0通道導(dǎo)通，輸出端口A輸出的值即為A0通道對(duì)應(yīng)的分壓值；S0～S2端口的二進(jìn)制編碼為101時(shí)，輸入端口A5對(duì)應(yīng)的通道導(dǎo)通，輸出端口A輸出的值即為A5通道對(duì)應(yīng)的測(cè)量值。
表2 芯片74HC4051真值表

圖6是圖2所示實(shí)施例量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換的電路圖。由于SPCE061A的ADC電路的輸入電壓范圍為0到3.3V，所以要將由數(shù)字萬用表表筆接入的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成ADC電路正常工作的輸入電壓范圍，量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換是通過74HC4051與微控制器內(nèi)部的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC配合工作的，74HC4051是8選1多路選擇開關(guān)。如圖6所示，各測(cè)量電路送來的電壓信號(hào)通過功能選擇開關(guān)的S11和S31加到分壓電阻R74到R80上。分壓電阻R74到R79各電阻的兩端分別連接74HC4051的輸入端口1到7，如圖6中所示。首先，SPCE061A的I/O輸出(IOA9～I(xiàn)OA11)控制74HC4051選擇最大量程即第7端口(管腳2)所表示的輸入通道，74HC4051的輸出端(管腳3)通過功能選擇開關(guān)的S41送微控制器SPCE061A進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，如果轉(zhuǎn)換得到的值低于此檔量程，則SPCE061A的IOA9～I(xiàn)OA11端輸出較小的量程的控制信號(hào)到74HC4051的控制端口S0～S2，再進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，重復(fù)上述過程，直到找到最合適的量程。下面以被測(cè)量為20V直流電壓為例，詳細(xì)說明本實(shí)用新型是如何進(jìn)行量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換的。
20V的被測(cè)直流電壓通過萬用表表筆連接到功能選擇開關(guān)上，撥動(dòng)功能選擇開關(guān)到直流電壓檔，使20V電壓加到分壓電阻R74～R80的兩端(S11、S31端)，經(jīng)過R74～R80的分壓，使連接到74HC4051各輸入通道的電壓值為20V電壓按不同比例分壓后的值。首先微控制器SPCE061A輸出控制信號(hào)到74HC4051，選擇最大的量程，即74HC4051的第7通道(管腳2)，經(jīng)過分壓后，信號(hào)較小，不在本量程范圍內(nèi)，因此，單片機(jī)SPCE061A通過其端口IOA9～I(xiàn)OA11向74HC4051輸出較小量程的控制信號(hào)到74HC4051的端口S0～S2，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，直到找到最為合適的量程，實(shí)現(xiàn)了量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
圖7是圖2所示實(shí)施例的數(shù)字萬用表與上位機(jī)通訊的電路圖。圖7中所示的芯片為RS232芯片HIN232CP。圖7中所示微控制器SPCE061A通過其管腳IOB7、IOB10連接一個(gè)RS232芯片HIN232CP，管腳IOB7、IOB10的第二功能為通用異步串行通訊口(UART)的TXD、RXD，HIN232CP的端口DOUT2、RIN2連接一個(gè)SUB-D9針接口，通過這個(gè)SUB-D9針接口連接上位計(jì)算機(jī)的UART，這樣就可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的連接和通訊了。
本實(shí)用新型提供的數(shù)字萬用表采用微控制器SPCE061A作為其控制部件，而不采用分離元件的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC、數(shù)字信號(hào)處理器DSP以及語音ROM，因而具有電路集成度高、可靠性高、體積小、成本低等特點(diǎn)。本實(shí)用新型數(shù)字萬用表能夠進(jìn)行量程的自動(dòng)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)多種語言的語音播報(bào)測(cè)量結(jié)果并且能夠同上位機(jī)進(jìn)行通訊，智能化程度較高。
需要指出的是，本實(shí)用新型不僅僅局限于上述所述的實(shí)施例中所示的數(shù)字萬用表實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)測(cè)量值以及進(jìn)行量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能的具體實(shí)施方式
。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字萬用表，包括功能選擇電路、量程轉(zhuǎn)換電路、LCD電路、電源，其特征在于還包括具有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC、數(shù)字信號(hào)處理器DSP以及片內(nèi)存儲(chǔ)器的微控制器；其中，被測(cè)量、功能選擇電路、量程轉(zhuǎn)換電路及微控制器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC依次串聯(lián)并產(chǎn)生數(shù)碼測(cè)量結(jié)果經(jīng)由LCD電路輸出；該數(shù)碼測(cè)量結(jié)果通過數(shù)字信號(hào)處理器DSP處理產(chǎn)生播報(bào)測(cè)量結(jié)果的數(shù)字聲音數(shù)據(jù)，再經(jīng)由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC轉(zhuǎn)換為連續(xù)的語音模擬量信號(hào)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字萬用表，其特征在于所述量程轉(zhuǎn)換電路和所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC組成量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字萬用表，其特征在于所述微控制器為凌陽公司16位單片機(jī)SPCE061A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字萬用表，其特征在于所述微控制器的片內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有合成語音的音素庫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字萬用表，其特征在于所述音素庫采用TTS技術(shù)合成的語音音素庫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字萬用表，其特征在于所述LCD電路的驅(qū)動(dòng)方式為二分之一偏壓或三分之一偏壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字萬用表，其特征在于進(jìn)一步包括與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC依次串接的驅(qū)動(dòng)電路和音頻輸出電路，語音模擬量信號(hào)經(jīng)放大驅(qū)動(dòng)后輸出給音頻輸出電路實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)測(cè)量結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的數(shù)字萬用表，其特征在于進(jìn)一步包括自動(dòng)關(guān)機(jī)電路，電源通過自動(dòng)關(guān)機(jī)電路為微控制器提供工作電壓，當(dāng)數(shù)字萬用表待機(jī)時(shí)間超過預(yù)先設(shè)定值時(shí)，切斷連接到微控制器的電源。
專利摘要本實(shí)用新型提供了用于測(cè)量電氣參數(shù)并具有語音播報(bào)功能的數(shù)字萬用表。該數(shù)字萬用表主要由功能選擇電路(4)、量程轉(zhuǎn)換電路(5)、LCD電路(9)、電源(1)和帶有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC的微控制器(3)構(gòu)成。其中該數(shù)字萬用表的量程轉(zhuǎn)換電路(5)和微控制器(3)內(nèi)部的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC構(gòu)成了量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路(6)。該數(shù)字萬用表的微控制器(3)是采用凌陽公司的SPCE061A芯片作為其控制部件，不但能夠進(jìn)行量程的自動(dòng)識(shí)別，且可實(shí)現(xiàn)多種測(cè)量結(jié)果的語音播報(bào)及能與上位機(jī)進(jìn)行通訊，因而具有電路集成度高、可靠性高、體積小、成本低、智能化程度較高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01D7/12GK2685886SQ20032010439
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2003年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月24日
發(fā)明者林顯丞, 葉新華, 陸偉 申請(qǐng)人:北京北陽電子技術(shù)有限公司