專利名稱：改進(jìn)的自動(dòng)功能選擇萬(wàn)用表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種具有諸如測(cè)量不同電參數(shù)并可連續(xù)工作以及可測(cè)試二極管的、多種功能的數(shù)字萬(wàn)用表，更具體地說(shuō)，涉及具有自動(dòng)功能選擇能力的萬(wàn)用表。
具有自動(dòng)功能選擇能力的數(shù)字萬(wàn)用表在共同未決的美國(guó)專利07/442，243、由理查德E.喬治申請(qǐng)并轉(zhuǎn)讓給John Fluke Mfg。國(guó)際公司的、名稱為《自動(dòng)功能選擇萬(wàn)用表》的申請(qǐng)中公開(kāi)了，公開(kāi)的文本引用在此作為參考。
據(jù)信，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的萬(wàn)用表克服了根據(jù)專利號(hào)為07/442，243的共同未決的申請(qǐng)構(gòu)成的萬(wàn)用表的幾個(gè)缺點(diǎn)。共同未決申請(qǐng)的萬(wàn)用表需要一定數(shù)量的硬件，這些硬件妨礙了為減小萬(wàn)用表的尺寸、外觀及價(jià)格而做的努力。另外，它對(duì)模擬類型輸入信號(hào)的改變的響應(yīng)速度相對(duì)較慢，這些因素導(dǎo)致在模擬輸入信號(hào)類型之間改變及新模擬輸入信號(hào)的第一正確讀數(shù)的顯示之間的顯著的時(shí)間延遲。例如，當(dāng)交流信號(hào)被加上后，共同未決的申請(qǐng)中的萬(wàn)用表將在切換到正確的交流電壓測(cè)量方式之前間或切換到直流電壓方式并顯示直流電壓讀數(shù)。
因此，需要使萬(wàn)用表具有改進(jìn)的自動(dòng)功能選擇能力，這樣以很少的附加元件而使有這種能力的萬(wàn)用表造價(jià)便宜，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)加在萬(wàn)用表上時(shí)，可快速顯示最新數(shù)據(jù)并具有穩(wěn)定的顯示。本發(fā)明是為達(dá)到這一效果而直接設(shè)計(jì)的改進(jìn)的數(shù)字萬(wàn)用表。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，為測(cè)量出現(xiàn)在萬(wàn)用表輸入端上的模擬信號(hào)、并具有自動(dòng)功能選擇能力的萬(wàn)用表包括一個(gè)信號(hào)類型檢測(cè)器，用以檢測(cè)模擬輸入信號(hào)并產(chǎn)生出現(xiàn)在萬(wàn)用表輸入端的、代表模擬信號(hào)類型的數(shù)字邏輯。該數(shù)字邏輯被加給依此產(chǎn)生相應(yīng)功能碼的控制器。該功能碼被加給一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器并使模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬輸入信號(hào)呈現(xiàn)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換功能，以由此產(chǎn)生一數(shù)字顯示。模擬輸入信號(hào)的數(shù)字顯示加到一控制器，它隨后產(chǎn)生具有數(shù)字顯示特征的一輸出信號(hào)，并將此輸出信號(hào)加到產(chǎn)生指示模擬輸入信號(hào)的顯示讀數(shù)的顯示裝置上。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，在模擬輸入信號(hào)測(cè)量周期內(nèi)，控制器多次讀出數(shù)字邏輯。在由控制器讀出的、指示出現(xiàn)在萬(wàn)用表輸入端的模擬輸入信號(hào)類型的改變期間，出現(xiàn)數(shù)字邏輯值的改變。當(dāng)這種改變被感測(cè)到，控制器就響應(yīng)于模擬輸入信號(hào)類型的改變而發(fā)出一新的功能碼。當(dāng)改變被感測(cè)到，控制器也向模/數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送一個(gè)緊急信號(hào)，導(dǎo)致模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和控制器應(yīng)急于本測(cè)量周期，并著手下一測(cè)量周期，在這下一周期中，改變了的模擬輸入信號(hào)被測(cè)量到。當(dāng)模擬輸入信號(hào)的類型改變被感測(cè)到時(shí)，控制器也將發(fā)出一個(gè)改變報(bào)警信號(hào)，該報(bào)警信號(hào)在不同類型的模擬輸入信號(hào)工作方式變化時(shí)，發(fā)出一警報(bào)聲音。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，信號(hào)類型檢測(cè)器包括一個(gè)具有第一和第二比較器的比較器電路和一個(gè)存貯器。進(jìn)而，數(shù)字邏輯包括第一和第二邏輯信號(hào)。第一比較器將模擬輸入信號(hào)與第一個(gè)門限值相比較并產(chǎn)生與模擬輸入信號(hào)正值相關(guān)的第一邏輯信號(hào)，第二比較器將模擬輸入信號(hào)與第二門限值相比較并產(chǎn)生與模擬輸入信號(hào)負(fù)值相關(guān)的第二邏輯信號(hào)。存貯器存貯第一和第二邏輯信號(hào)以用于控制器的檢索?？刂破鲌?zhí)行自動(dòng)功能選擇步驟，該步驟使控制器在模擬輸入信號(hào)測(cè)量周期內(nèi)多次讀出并刷新存貯的第一和第二邏輯信號(hào)值。當(dāng)先前存貯的第一和第二邏輯信號(hào)的結(jié)合值與刷新的第一和第二邏輯信號(hào)的結(jié)合值之間出現(xiàn)差別時(shí)，控制器感測(cè)模擬信號(hào)類型的改變。
根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，在數(shù)字萬(wàn)用表中，用于自動(dòng)功能選擇的方法所包括的步驟為檢測(cè)模擬信號(hào)并產(chǎn)生代表出現(xiàn)在萬(wàn)用表一個(gè)輸入端上的模擬輸入信號(hào)類型的數(shù)字邏輯，產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)于數(shù)字邏輯值的功能碼，用該功能碼使一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器執(zhí)行對(duì)模擬輸入信號(hào)的預(yù)定的轉(zhuǎn)換功能，并產(chǎn)生一代表模擬輸入信號(hào)的顯示。
根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，該方法包括的另外的步驟為在模擬輸入信號(hào)測(cè)量周期內(nèi)，多次讀出數(shù)字邏輯，檢測(cè)由控制器在測(cè)量周期內(nèi)的不同時(shí)刻讀出的數(shù)字邏輯值的改變，當(dāng)一個(gè)改變被確認(rèn)后，認(rèn)定這一改變并應(yīng)急于本測(cè)量周期。本方法還可以進(jìn)一步包括當(dāng)模擬輸入信號(hào)的類型被確認(rèn)后，產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警聲的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)方面，存貯器由一控制器執(zhí)行的中斷程序所代替。在針對(duì)這一替換的實(shí)施例中，由第一和第二比較器產(chǎn)生的第一和第二邏輯信號(hào)被加到控制器上作為中斷請(qǐng)求輸入，這樣使中斷程序向控制器發(fā)出適當(dāng)?shù)闹噶睿缓?，控制器為?數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生適當(dāng)?shù)墓δ艽a。
正如從以上的總結(jié)中所看到的，本發(fā)明提供一個(gè)具有改進(jìn)的自動(dòng)功能選擇能力的數(shù)字萬(wàn)用表，其中的自動(dòng)特征需要少量的附加硬件，當(dāng)模擬輸入信號(hào)的類型改變時(shí)提供提示，當(dāng)模擬輸入信號(hào)的類型改變時(shí)提供更穩(wěn)定的顯示并且當(dāng)出現(xiàn)改變時(shí)提供更快的最新顯示。
本發(fā)明的前述的和其它的優(yōu)越性將更容易看到，并出于同一理由，即參照借助于附圖的描述而更好地理解。


圖1為根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)成的數(shù)字萬(wàn)用表的多個(gè)重要特征的方框圖;
圖2為圖1所示數(shù)字萬(wàn)用表一部分的優(yōu)選實(shí)施例的簡(jiǎn)圖;
圖3為圖1所示萬(wàn)用表的由控制器執(zhí)行的自動(dòng)功能選擇程序的主要功能步驟或狀態(tài)的流程圖;
圖4至圖7為一系列示出圖3所示功能步驟的某些更詳細(xì)的流程圖;和圖8為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的數(shù)字萬(wàn)用表的另一實(shí)施例的方框圖。
正如前文所述，具有自動(dòng)功能選擇能力的數(shù)字萬(wàn)用表已在共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)、申請(qǐng)?zhí)枮?7/442，243、名稱為《自動(dòng)功能選擇萬(wàn)用表》由理查德E.喬治發(fā)明并轉(zhuǎn)讓給John Fluke Mfg.國(guó)際公司申請(qǐng)的專利中加以評(píng)價(jià)了。也如前文所述，申請(qǐng)?zhí)枮?7/442，243的美國(guó)專利申請(qǐng)的內(nèi)容也在此引作參考。因此，所公開(kāi)于此的自動(dòng)功能選擇特征的細(xì)節(jié)在此不再重述。然而，為了更好地理解針對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，對(duì)這一特征的簡(jiǎn)短概括再現(xiàn)于此。
正如對(duì)前文共同未決的申請(qǐng)所討論到的，自動(dòng)功能選擇萬(wàn)用表的硬件實(shí)現(xiàn)包括了用于感測(cè)出現(xiàn)在萬(wàn)用表輸入端上的模擬信號(hào)類型的感測(cè)電路。信號(hào)可以是諸如交流或直流電壓或電流，或者，甚至是一阻抗。在任一情況下，包括有源傳感器和含有大多數(shù)單個(gè)硬件(即分立)的保持電路的感測(cè)電路產(chǎn)生代表被測(cè)量的輸入信號(hào)類型的感測(cè)信號(hào)。也是一個(gè)獨(dú)立元件的編碼器接收這些感測(cè)信號(hào)并產(chǎn)生被加到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器上的編碼信號(hào)，由此產(chǎn)生所形成的轉(zhuǎn)換器并對(duì)模擬輸入信號(hào)執(zhí)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換功能。
回顧圖1，圖1以簡(jiǎn)化的方框圖的形式示出根據(jù)本發(fā)明的具有自動(dòng)功能選擇能力的數(shù)字萬(wàn)用表的一部分?；旧现v，圖1所示萬(wàn)用表的部分包括一個(gè)保護(hù)電路12、一個(gè)集成電路14、一個(gè)控制器22、一個(gè)顯示器24及優(yōu)選情況下的如圖1所示的報(bào)警器如蜂音器。在執(zhí)行本發(fā)明的自動(dòng)功能選擇能力特性時(shí)各元件的工作情況將在下文進(jìn)行評(píng)述。
將被測(cè)量的一個(gè)已知模擬輸入信號(hào)通過(guò)萬(wàn)用表的輸入端子10(未示出)被加到集成電路14和保護(hù)電路12上。保護(hù)電路12通過(guò)限制通過(guò)輸入端子10加到萬(wàn)用表上的正或負(fù)高電壓產(chǎn)生的過(guò)電流而保護(hù)包括集成電路14的萬(wàn)用表中其它的電路。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，集成電路14最好是包括一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)16和一信號(hào)類型檢測(cè)器17的專用特殊集成電路(ASIC)。保護(hù)電路12的輸出以將在下文加以更全面討論的方式加到信號(hào)類型檢測(cè)器17的輸入端上，產(chǎn)生代表出現(xiàn)在輸入端子10上的模擬輸入信號(hào)類型的數(shù)字邏輯。該模擬輸入信號(hào)也被加到A/D轉(zhuǎn)換器16上而不通過(guò)該保護(hù)電路12。
控制器22接收通過(guò)總線108傳來(lái)的、來(lái)自信號(hào)類型檢測(cè)器17的數(shù)字邏輯，并產(chǎn)生由數(shù)字邏輯值確定的一相應(yīng)的功能碼。該功能碼通過(guò)總線110加到A/D轉(zhuǎn)換器16上，該功能碼使A/D轉(zhuǎn)換器16對(duì)模擬輸入信號(hào)執(zhí)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換作用，以此產(chǎn)生一代表模擬輸入信號(hào)的數(shù)字輸出。一個(gè)或更多的來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器16的這些數(shù)字輸出構(gòu)成模擬輸入信號(hào)的測(cè)量周期。不論是一個(gè)還是多個(gè)在測(cè)量周期由A/D輸出帶來(lái)的讀出，取決于所用具體的A/D線路，并且在各種情況下，不作為本發(fā)明的一個(gè)重要方面?？刂破?2通過(guò)總線106接收A/D轉(zhuǎn)換器16的數(shù)字輸出并為顯示器24提供相應(yīng)的輸出。
控制器22在模擬輸入信號(hào)測(cè)量周期從信號(hào)類型檢測(cè)器17上讀出數(shù)字邏輯。最好，控制器22在每個(gè)測(cè)量周期內(nèi)多次讀出數(shù)字邏輯。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)商品化實(shí)施例，控制器22在每個(gè)測(cè)量周期內(nèi)8次讀出數(shù)字邏輯。然而，應(yīng)當(dāng)了解，具體讀出數(shù)量并不是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的自動(dòng)功能選擇特征的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
當(dāng)模擬輸入信號(hào)的類型變化被感測(cè)到時(shí)，即當(dāng)數(shù)字邏輯值之間的差被控制器讀出后，微處理器22響應(yīng)于該改變了的模擬輸入信號(hào)的類型發(fā)生一新功能碼，并通過(guò)導(dǎo)線112向A/D轉(zhuǎn)換器16發(fā)出一應(yīng)急命令。該應(yīng)急信號(hào)導(dǎo)致A/D轉(zhuǎn)換器16和控制器22應(yīng)急于本測(cè)量周期并著手于下一測(cè)量周期，即一個(gè)改變了的模擬輸入信號(hào)的測(cè)量。該應(yīng)急信號(hào)允許以比已有技術(shù)萬(wàn)用表更快的速度讀出已改變的模擬輸入信號(hào)，這種已有技術(shù)的萬(wàn)用表公開(kāi)于共同未決的申請(qǐng)S/N 07/442，243中。
另外，如以上簡(jiǎn)短描述的和將在以下加以更全面論述的，控制器22執(zhí)行的自動(dòng)功能選擇程序執(zhí)行其它重要功能之外的、在早期提交的共同未決的申請(qǐng)所公開(kāi)的硬件編碼功能。因此，由微處理器22產(chǎn)生的功能碼消除了對(duì)分立硬件編碼器的需要，由此減少了在萬(wàn)用表中分立元件的數(shù)量。正如前文所述，用較少的分立元件會(huì)帶來(lái)較低的制造費(fèi)用，并且增加萬(wàn)用表的小型化實(shí)現(xiàn)的可能，這兩者都是需要的。
如圖1所示的控制器22最好為一微處理器，它可實(shí)現(xiàn)基于自動(dòng)功能選擇之外的萬(wàn)用表的多種功能的控制。因此，它幾乎不需要在萬(wàn)用表上再加入一個(gè)附加微處理器或其它類型的控制器用于控制自動(dòng)功能選擇特征。全部所需的是控制器22具有容量和能力以以下討論的方式工作。
再回顧圖2，圖2以簡(jiǎn)化的電路圖形式示出了保護(hù)電路12和信號(hào)類型檢測(cè)器17的優(yōu)選的實(shí)施例。保護(hù)電路12包括一個(gè)輸入電阻32、一個(gè)熱敏電阻34及電壓箝位器30。在本發(fā)明的商品化的實(shí)施例中，電壓箝位器30包括由雙極晶體管構(gòu)成的一雙電壓箝位器以限制正和負(fù)過(guò)電壓。如前文所述，保護(hù)電路12使信號(hào)類型檢測(cè)器17及其它在萬(wàn)用表中的電路免于受損。然而應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明可輕易地實(shí)現(xiàn)而不要保護(hù)電路12。
信號(hào)類型檢測(cè)器17包括一個(gè)比較器電路18和一個(gè)存貯器20。比較器還包括一對(duì)比較器36和38，存貯器20還包括一對(duì)RS型觸發(fā)器40和42。比較器36和38代替了共同未決的專利申請(qǐng)S/N 07/442，243中公開(kāi)的分立的有源傳感器，RS型觸發(fā)器40和42代替了該共同未決申請(qǐng)中的分立的保持電路。由于這些元件(比較器36和38、觸發(fā)器40和42)可作為集成電路14的一部分，故在萬(wàn)用表中分立元件的數(shù)量減少了。這些元件的工作將在下文討論。
保護(hù)電路12的輸出加到比較器36的非倒相輸入端和比較器38的倒相輸入端。比較器36的倒相輸入端與圖2中標(biāo)定為“歐姆源電壓”的預(yù)定電壓相聯(lián)。該“歐姆源電壓”最好由萬(wàn)用表外的電壓源提供，例如萬(wàn)用表用于測(cè)量電阻的1.3伏電源。比較器38的非倒相輸入端與標(biāo)定為“負(fù)基準(zhǔn)電壓”的負(fù)基準(zhǔn)電壓相聯(lián)，并且，也最好是由萬(wàn)用表外部電源供壓。這樣，從前述討論以及參考圖2知道，當(dāng)將被測(cè)量的模擬輸入信號(hào)的幅度超過(guò)“歐姆源電壓”的幅度時(shí)，比較器36的輸出為高，比較器38的輸出為低。反之，當(dāng)輸入信號(hào)低于“負(fù)基準(zhǔn)電壓”時(shí)，比較器的輸出狀態(tài)也顛倒過(guò)來(lái)。
比較器36和38的輸出聯(lián)接到觸發(fā)器40和42的S(數(shù)據(jù))輸入端。也就是，比較器36的輸出存貯在觸發(fā)器40中，比較器38的輸出存貯在觸發(fā)器42中。觸發(fā)器40和42的Q(輸出)端與控制器22相聯(lián)。在觸發(fā)器40和42的輸出端上分別形成標(biāo)定為P和N的一對(duì)邏輯信號(hào)?？刂破?2提供一個(gè)復(fù)位信號(hào)，并且該復(fù)位信號(hào)被耦合到觸發(fā)器40和42的R(復(fù)位)端上?？刂破?2以適當(dāng)?shù)拇螖?shù)讀出存在觸發(fā)器40和42中的比較器的輸出值，并隨后發(fā)出一復(fù)位信號(hào)使觸發(fā)器復(fù)位。以此方法，由控制器22讀出的P和N邏輯信號(hào)代表出現(xiàn)在萬(wàn)用表輸入端子10上的模擬輸入信號(hào)類型。P和N的值與模擬輸入信號(hào)的類型之間的關(guān)系的實(shí)例示于以下的表A中。
表 AP ＊ N＊ 模擬輸入信號(hào)類型0 ＊ 0＊ 歐姆或線路接通1 ＊ 0＊ 正直流電壓0 ＊ 1＊ 負(fù)直流電壓1 ＊ 1＊ 交流電壓如前文所述，微處理器(即控制器)22執(zhí)行一個(gè)程序，在這里被叫做“自動(dòng)功能程序”，該程序控制根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字萬(wàn)用表的自動(dòng)功能選擇特征。在自動(dòng)功能程序控制下，微處理器22讀出由信號(hào)類型檢測(cè)器產(chǎn)生的數(shù)字邏輯、產(chǎn)生其值對(duì)應(yīng)于由信號(hào)類型檢測(cè)器產(chǎn)生的數(shù)字邏輯的值的功能碼，并將此功能碼加到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器16上，以使轉(zhuǎn)換器16對(duì)將被測(cè)量的模擬輸入信號(hào)執(zhí)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換功能。當(dāng)模擬輸入信號(hào)的類型的改變被感測(cè)到，并且最好是被確認(rèn)以后，自動(dòng)功能程序進(jìn)一步指示微處理器22產(chǎn)生一新的功能碼，并且應(yīng)急于本測(cè)量周期及著手于一個(gè)新的測(cè)量周期，在這一周期中測(cè)出模擬輸入信號(hào)的改變。該程序也可以指示微處理器22發(fā)出一改變報(bào)警信號(hào)，它表明何時(shí)出現(xiàn)改變及改變的模擬輸入信號(hào)的類型。
回顧圖3，如圖3所示的自動(dòng)功能程序包括一系列在具體命令下執(zhí)行的狀態(tài)。每個(gè)狀態(tài)含有一系列步驟，這些步驟將在下面更全面地加以討論，并且已示于圖4至圖7中。如圖3所示，由自動(dòng)功能程序執(zhí)行的第一步是對(duì)微處理器的初始化，這一情況一般出現(xiàn)在當(dāng)萬(wàn)用表剛被打開(kāi)時(shí)。在這一步驟中，輸入信號(hào)的一初始類型被感測(cè)到并被存貯作為前一信號(hào)類型。在程序指示微處理器感測(cè)被測(cè)量的輸入信號(hào)期間，該程序進(jìn)入等待改變狀態(tài)，并在此狀態(tài)等待直到出現(xiàn)在萬(wàn)用表輸入端的信號(hào)的類型改變。當(dāng)感測(cè)到出現(xiàn)改變后，在程序確認(rèn)已發(fā)生信號(hào)類型的改變且已改變的信號(hào)類型仍然存在的期間，程序指示微處理器進(jìn)入確認(rèn)改變狀態(tài)。一旦這一條件被滿足，程序指示微處理器應(yīng)急于測(cè)量，并且在程序使微處理器發(fā)出一個(gè)代表在前一步驟中檢測(cè)出的已改變了的信號(hào)類型的功能碼期間，進(jìn)入選擇新功能碼狀態(tài)。正如上面討論的，功能碼被加到一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器上，并以一適當(dāng)方式構(gòu)成一轉(zhuǎn)換器，以對(duì)模擬輸入信號(hào)執(zhí)行預(yù)定的轉(zhuǎn)換功能。然后，程序回到等待改變狀態(tài)，并且重復(fù)執(zhí)行以上狀態(tài)。
除了以上狀態(tài)之外，自動(dòng)功能程序還可執(zhí)行圖3中標(biāo)定的保持功能碼狀態(tài)。由虛線給出的這一狀態(tài)表明該狀態(tài)是一可改變的狀態(tài)，它可被包括在自動(dòng)功能程序中或不被包括在自動(dòng)功能程序中。在任一情況下，保持功能碼狀態(tài)對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明并不是必須的。在該狀態(tài)期間，自動(dòng)功能程序在回到等待改變狀態(tài)之前，執(zhí)行指示微處理器去將功能碼(在選擇新功能碼狀態(tài)中產(chǎn)生的)保持諸如幾個(gè)周期的預(yù)定時(shí)期的步驟。當(dāng)這一狀態(tài)結(jié)合到該程序中時(shí)，使得任憑不同輸入信號(hào)的閃現(xiàn)而輸入信號(hào)的顯示持續(xù)穩(wěn)定。
確認(rèn)改變狀態(tài)如上所述對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明也不是必需的，并可從自動(dòng)功能程序中省略掉?？偟恼f(shuō)來(lái)，當(dāng)在模擬輸入信號(hào)中出現(xiàn)某種諸如假信號(hào)的干擾時(shí)，確認(rèn)改變狀態(tài)阻斷微處理器以免于受到功能碼的改變的影響。從效果上講，這一步的作用是將干擾從模擬輸入信號(hào)之中濾除，因而使其不影響顯示?？傊?，這一步在某些應(yīng)用中并不是必須的，例如在模擬輸入信號(hào)非常穩(wěn)定時(shí)就是這樣。在那種情況下，確認(rèn)改變狀態(tài)可以省略，所以自動(dòng)功能程序從等待改變狀態(tài)直接進(jìn)入選擇新功能碼狀態(tài)。
為了更好地理解自動(dòng)功能程序，以上簡(jiǎn)短討論過(guò)的每個(gè)狀態(tài)，現(xiàn)在將給予更為詳盡的討論。
回顧圖4，圖4示出了等待改變狀態(tài)的多種功能步驟的流程圖。為了討論起見(jiàn)，假定初始化步驟已經(jīng)出現(xiàn)，并且一個(gè)初始化輸入信號(hào)類型已由微處理器讀出并做為前一信號(hào)類型存貯起來(lái)。下一步，程序指示微處理器進(jìn)行確定現(xiàn)行信號(hào)類型。在此，微處理器通過(guò)讀存在存貯器中的、前文所述并示于表A中的、代表被測(cè)量的模擬輸入信號(hào)類型的現(xiàn)行P和N信號(hào)值來(lái)確定“現(xiàn)行信號(hào)類型”。
一旦現(xiàn)行信號(hào)類型得以確定，程序指示微處理器進(jìn)行比較現(xiàn)行信號(hào)類型與前一信號(hào)類型。如果模擬輸入信號(hào)的類型相同，例如當(dāng)兩個(gè)信號(hào)都是交流電壓(即對(duì)于兩個(gè)信號(hào)P＝N＝1)，等待改變狀態(tài)結(jié)束，并且程序等待來(lái)自微處理器的進(jìn)行下一狀態(tài)的命令。但是，如果現(xiàn)行信號(hào)類型與前一信號(hào)類型不同，程序著手進(jìn)行下一步即使改變的信號(hào)類型等于現(xiàn)行信號(hào)類型，在這一步中，新改變的改變的信號(hào)類型值設(shè)定為等于現(xiàn)行信號(hào)類型的值。這一步驟的顯著特點(diǎn)將從對(duì)以下的確認(rèn)改變狀態(tài)的討論中變得明顯。隨后，程序進(jìn)入使下一自動(dòng)功能狀態(tài)等于確認(rèn)改變狀態(tài)。因此，當(dāng)自動(dòng)功能程序接收指令進(jìn)入下一狀態(tài)時(shí)，在這種情況下，該程序?qū)⑦M(jìn)入確認(rèn)改變狀態(tài)。在這一點(diǎn)上，程序使等待改變狀態(tài)結(jié)束并等待指令進(jìn)入下一狀態(tài)。
圖5為一流程圖，它示出以上簡(jiǎn)短描述過(guò)的自動(dòng)功能程序的確認(rèn)改變狀態(tài)的各種功能步驟。在從微處理器接到適當(dāng)命令后，如圖5所示起始步驟，程序使確認(rèn)改變狀態(tài)初始化。隨后，程序著手于確定現(xiàn)行信號(hào)類型，在這一步驟中，程序指示微處理器以以上討論過(guò)的用于等待改變狀態(tài)相同的方式確定現(xiàn)行信號(hào)類型。然后，程序通過(guò)指示微處理器進(jìn)行比較現(xiàn)行信號(hào)類型與已改變的信號(hào)類型來(lái)確認(rèn)信號(hào)類型的改變已經(jīng)發(fā)生。如果信號(hào)類型不相同，程序進(jìn)入使兩者相等的下一步驟，即使已改變的信號(hào)類型等于現(xiàn)行信號(hào)類型，隨后等待指令進(jìn)入下一步驟。但是，如果信號(hào)類型相同，程序著手進(jìn)行應(yīng)急測(cè)量，在這一步驟，程序指示微處理器應(yīng)急于現(xiàn)行測(cè)量周期。程序隨后在使前一信號(hào)類型等于現(xiàn)行信號(hào)類型步驟中使前一信號(hào)類型與現(xiàn)行信號(hào)類型相等。在此之后，程序進(jìn)入使下一自動(dòng)功能狀態(tài)等于選擇新功能碼狀態(tài)，結(jié)束確認(rèn)改變狀態(tài)并等待指令進(jìn)入下一狀態(tài)。
圖6為一流程圖，它示出自動(dòng)功能程序的選擇新功能碼狀態(tài)的各種功能步驟。當(dāng)程序接收適當(dāng)指令后，它開(kāi)始進(jìn)入選擇新功能碼狀態(tài)(如圖6起始步驟所表示的)。隨后程序進(jìn)入確定已改變的信號(hào)類型步驟。如果已改變的信號(hào)類型是歐姆信號(hào)，也就是當(dāng)P＝N＝0時(shí)，程序進(jìn)入使功能碼等于歐姆功能步驟。與此相同，如果已改變的信號(hào)類型是直流電壓信號(hào)，也就是當(dāng)P＝1，N＝0或P＝0，N＝1時(shí)，程序進(jìn)入使功能碼等于直流電壓功能步驟。最后，如果已改變的信號(hào)類型為交流電壓信號(hào)，也就是當(dāng)P＝N＝1時(shí)，程序進(jìn)入使功能碼等于交流電壓功能步驟。
在程序設(shè)定功能碼之后，程序進(jìn)入發(fā)改變報(bào)警步驟，在這一步驟中，程序指示微處理器發(fā)出適當(dāng)?shù)母淖儓?bào)警信號(hào)，即歐姆信號(hào)、直流電壓信號(hào)或交流電壓信號(hào)，最好，改變報(bào)警信號(hào)隨改變的信號(hào)類型的不同而不同，這樣使蜂鳴器(如圖1)對(duì)各種不同的已改變的信號(hào)類型產(chǎn)生相區(qū)別的聲響。例如改變報(bào)警信號(hào)在當(dāng)已改變的信號(hào)類型為歐姆時(shí)，使蜂鳴器發(fā)出一個(gè)嘟聲，當(dāng)已改變的信號(hào)類型是直流電壓時(shí)發(fā)出兩個(gè)嘟聲，當(dāng)已改變的信號(hào)類型是交流電壓時(shí)，發(fā)出三個(gè)嘟聲。
緊跟著，程序進(jìn)入使下一自動(dòng)功能狀態(tài)等于等待改變狀態(tài)。在這一點(diǎn)，程序結(jié)束選擇新功能碼狀態(tài)，并等待指示回到等待改變狀態(tài)，在這時(shí)刻，自動(dòng)功能程序重復(fù)以上步驟。
另一種情況，如上所述，并如圖3所示，自動(dòng)功能程序可以包括保持功能碼狀態(tài)，在這種情況下，選擇新功能碼狀態(tài)包括由圖6中虛線表示的附加步驟。更具體地說(shuō)，在微處理器發(fā)出一改變報(bào)警信號(hào)后，程序進(jìn)入使保持功能計(jì)數(shù)器等于零步驟，這樣，其計(jì)數(shù)值代表測(cè)量周期的保持功能計(jì)數(shù)器被初始化。程序隨后進(jìn)入將在下面討論的使下一自動(dòng)功能狀態(tài)等于保持功能碼狀態(tài)。一旦這最后一步完成了，程序結(jié)束選擇新功能碼狀態(tài)并等待指令進(jìn)入下一狀態(tài)。
圖7為示出保持功能碼狀態(tài)的功能步驟的流程圖。當(dāng)程序接收適當(dāng)指令后，它開(kāi)始進(jìn)入保持功能碼狀態(tài)(如圖7起始步驟所表示的)。隨后，程序使保持功能計(jì)數(shù)器增值并確定計(jì)數(shù)器的值是否超出預(yù)定極限，例如2，該值例如可代表兩個(gè)測(cè)量周期。如果計(jì)數(shù)器值沒(méi)有超出極限，程序結(jié)束保持功能計(jì)數(shù)器狀態(tài)，并等待進(jìn)一步指令。例如這個(gè)指令可以為重復(fù)保持功能碼狀態(tài)，這樣，保持功能計(jì)數(shù)器再次增值并且其值根據(jù)以上步驟測(cè)出。該程序不斷重復(fù)直到測(cè)試值滿足要求為止，也就是當(dāng)計(jì)數(shù)器的值超出預(yù)定極限之后，在這一時(shí)刻，程序進(jìn)入使下一自動(dòng)功能狀態(tài)等于等待改變狀態(tài)。最后，程序結(jié)束保持功能碼狀態(tài)，并等待指令進(jìn)行下一狀態(tài)，例如等待改變狀態(tài)，在該時(shí)刻，自動(dòng)功能程序重復(fù)以上討論的和圖4-7中所示出的步驟。
圖8以方框圖形式示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖8中實(shí)施例與圖1所示實(shí)施例之間的相似性可從對(duì)這兩個(gè)圖的觀察中輕而易舉地發(fā)現(xiàn)。為了清楚起見(jiàn)，在兩個(gè)圖中，除了圖8中相同數(shù)字被打上“，”號(hào)外，同一參考數(shù)在兩個(gè)圖中用作相同的元件。在這個(gè)實(shí)施例中，存貯裝置20(圖1)被省略，并且信號(hào)類型檢測(cè)器17′包括比較器電路18′。比較器電路18′的輸出通過(guò)各自聯(lián)線100和102耦合到微處理器22、被標(biāo)定為INT1和INT2的中斷輸入端上，這兩條聯(lián)線100和102與圖1中總線108不同，它是專用信號(hào)線。出現(xiàn)在聯(lián)線100上標(biāo)定為P′的輸出信號(hào)與模擬輸入信號(hào)的正值相關(guān)，出現(xiàn)在聯(lián)線102上標(biāo)定為N′的輸出信號(hào)與模擬輸入信號(hào)的負(fù)值相關(guān)。
INT1和INT2輸入最好是上升沿觸發(fā)的，所以當(dāng)P′和N′信號(hào)變?yōu)楦?邏輯1狀態(tài))時(shí)，發(fā)生相應(yīng)的P′和N′的中斷請(qǐng)求。當(dāng)發(fā)生P′中斷請(qǐng)求時(shí)，在自動(dòng)功能程序中設(shè)置正標(biāo)志位(P′)。相似地，當(dāng)發(fā)生N′中斷請(qǐng)求時(shí)，設(shè)置負(fù)標(biāo)志位(N′)。因此，在該實(shí)施例中，控制器22(圖8)從中斷所設(shè)置的正負(fù)標(biāo)志位中確定現(xiàn)行信號(hào)類型。在控制器使用了P′和N′標(biāo)志位后，控制器將該標(biāo)志位復(fù)位，其功能與以上討論的將觸發(fā)器40和42復(fù)位相似。因此，P′和N′標(biāo)志位代替了兩個(gè)RS觸發(fā)器40和42(圖2)的輸出。于是，中斷本實(shí)施例的演段，與自動(dòng)功能程序一道，消除了對(duì)觸發(fā)器的需要，并減少所需硬件的數(shù)量。本發(fā)明的優(yōu)選的和其它的實(shí)施例已被示出并加以描述，在不背離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可做出多種改變。例如，如果被一適當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)，JK型觸發(fā)器可被用在RS型觸發(fā)器的地方，并且，如果隨此在集成電路費(fèi)用上的增長(zhǎng)可以接受，控制器可以與A/D轉(zhuǎn)換器和信號(hào)類型檢測(cè)器一起集成在ASIC電路中。這樣，數(shù)字控制器可以用做代替微處理器的控制器，其結(jié)果，本發(fā)明可以與在這里所描述的方式不同而實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.用來(lái)測(cè)量出現(xiàn)在萬(wàn)用表輸入端上的模擬信號(hào)的數(shù)字萬(wàn)用表，它包括(a)用于檢測(cè)模擬輸入信號(hào)并且產(chǎn)生代表將被測(cè)量的模擬輸入信號(hào)類型的數(shù)據(jù)的信號(hào)檢測(cè)器；(b)用來(lái)接收所述數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生相應(yīng)功能碼的控制裝置；(c)用來(lái)將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成代表它的數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，其中所述功能碼使所述的轉(zhuǎn)換裝置對(duì)將被測(cè)量的模擬輸入信號(hào)執(zhí)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換功能；及(d)耦合到所述控制裝置、用來(lái)顯示讀出的所述模擬輸入信號(hào)的顯示器，其中所述控制裝置接收所述代表所述模擬輸入信號(hào)的數(shù)字信號(hào)，并產(chǎn)生加到所述顯示器上的相關(guān)的輸出信號(hào)，以此產(chǎn)生所述模擬輸入信號(hào)的所述讀出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的萬(wàn)用表，其特征在于所述信號(hào)類型檢測(cè)器包括一個(gè)接收模擬輸入信號(hào)的相耦合的比較器電路，這樣，所述比較器電路將模擬輸入信號(hào)與預(yù)定的門限相比較并產(chǎn)生與出現(xiàn)在萬(wàn)用表輸入端上的模擬輸入信號(hào)的類型相關(guān)的所述數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的萬(wàn)用表，其特征在于所述比較器電路包括一個(gè)將模擬輸入信號(hào)與第一個(gè)門限相比較，并產(chǎn)生與模擬輸入信號(hào)正值相關(guān)的第一邏輯信號(hào)的第一比較器，以及，將模擬輸入信號(hào)與第二個(gè)門限相比較，并產(chǎn)生與模擬輸入信號(hào)負(fù)值相關(guān)的第二邏輯信號(hào)的第二比較器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的萬(wàn)用表，其特征在于所述信號(hào)類型檢測(cè)器還包括耦合到所述第一和第二比較器、用于存貯所述第一和第二邏輯信號(hào)并為所述控制裝置提供所述的第一和第二邏輯信號(hào)的存貯值的存貯器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的萬(wàn)用表，其特征在于所述存貯器包括用于存貯所述第一邏輯信號(hào)的所述存貯值的第一觸發(fā)器和用于存貯所述第二邏輯信號(hào)的所述存貯值的第二觸發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的萬(wàn)用表，其特征在于所述信號(hào)類型檢測(cè)器及所述轉(zhuǎn)換裝置以專用特殊集成電路形式構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的萬(wàn)用表，其特征在于所述的控制裝置包括(a)在模擬輸入信號(hào)被測(cè)量的測(cè)量周期內(nèi)，讀出所述第一和第二邏輯信號(hào)的所述存貯值的裝置;(b)當(dāng)由所述控制裝置讀出表明出現(xiàn)在萬(wàn)用表輸入端上的模擬輸入信號(hào)類型改變的存貯值時(shí)，應(yīng)急于所述現(xiàn)行測(cè)量周期的裝置;以及(c)當(dāng)模擬輸入信號(hào)的類型改變被感測(cè)到時(shí)，產(chǎn)生改變報(bào)警信號(hào)的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的萬(wàn)用表，其特征在于它還包括一個(gè)從所述控制裝置接收所述改變報(bào)警信號(hào)并產(chǎn)生表明模擬輸入信號(hào)類型所述改變已被感測(cè)到的警報(bào)的相耦合的報(bào)警裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的萬(wàn)用表，其特征在于由所述報(bào)警裝置產(chǎn)生的所述警報(bào)代表改變了的模擬輸入信號(hào)的類型。
10.一種使數(shù)字萬(wàn)用表對(duì)出現(xiàn)在萬(wàn)用表輸入端上的模擬信號(hào)不同類型自動(dòng)地選擇適當(dāng)測(cè)量功能的方法，所述的方法包括以下步驟(a)檢測(cè)模擬輸入信號(hào)并產(chǎn)生代表將被測(cè)量的模擬輸入信號(hào)類型的數(shù)據(jù);(b)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述數(shù)據(jù)的功能碼;(c)用所述功能碼使模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)將被測(cè)量的模擬輸入信號(hào)執(zhí)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換功能;以及(d)產(chǎn)生表示所述模擬輸入信號(hào)的顯示。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟(a)在現(xiàn)行測(cè)量周期，讀出代表模擬輸入信號(hào)類型的所述數(shù)據(jù);(b)在所述現(xiàn)行測(cè)量周期，檢測(cè)模擬輸入信號(hào)類型的改變;(c)當(dāng)所述改變被檢測(cè)到后，應(yīng)急于所述現(xiàn)行測(cè)量周期，并且著手于下一測(cè)量周期，在這下一測(cè)量周期中，改變了的模擬輸入信號(hào)將被測(cè)量到;以及(d)當(dāng)所述改變被測(cè)出后，產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于該方法還包括在應(yīng)急于所述現(xiàn)行測(cè)量周期之前，確認(rèn)所述改變的步驟。
全文摘要
一種有自動(dòng)功能選擇能力的數(shù)字萬(wàn)用表，它包括信號(hào)類型檢測(cè)器和以專用特殊集成電路構(gòu)成的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。信號(hào)類型檢測(cè)器具有一比較器電路和一存貯器、控制器執(zhí)行自動(dòng)功能選擇程序，使其讀出存貯值并產(chǎn)生相應(yīng)功能碼，以使模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬輸入信號(hào)執(zhí)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換功能。當(dāng)信號(hào)類型的改變被感測(cè)到，控制器應(yīng)急于現(xiàn)行測(cè)量周期，并著手于下一測(cè)量周期，其間已改變的模擬輸入信號(hào)被測(cè)到。控制器還產(chǎn)生指示信號(hào)類型改變的報(bào)警信號(hào)。
文檔編號(hào)G01R15/09GK1061662SQ9110070
公開(kāi)日1992年6月3日 申請(qǐng)日期1991年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月23日
發(fā)明者格倫·A·梅爾德倫, 格拉德·B·培根, 理查德·E·喬治 申請(qǐng)人:約翰弗蘭克制造公司