專利名稱：袖珍式智能化數(shù)字萬用表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種袖珍式智能化數(shù)字萬用表，屬于測定電流、電壓、電阻、電容、電感、頻率等物理量的計量儀表。
數(shù)字式萬用表一般由功能選擇開關、傳感與變換網絡、衰減網絡、A/D變換器、放音電路和顯示電路組成，它可將被測物理量轉換成電信號，經A/D變換后直接顯示并可播報測量結果。與指針式萬用表比較，其測量精度高，使用攜帶方便，其不足之處是1.不能自動改換量程，仍須人工控制；2.功能少且不宜擴展。
本實用新型的目的在于提供一種由單片機最小系統(tǒng)控制的、可自動改換量程及小數(shù)點位置、具有14種功能的袖珍式智能化數(shù)字萬用表。
本實用新型的袖珍式智能化數(shù)字萬用表包括功能選擇開關、傳感與變換網絡、衰減網絡、A/D變換器、鎖存譯碼液晶驅動器、液晶板及放音電路，其特征在于采用單片機、地址鎖存器和程序存儲器構成單片機最小系統(tǒng)進行自動控制。所述的功能選擇開關將被測物理量送入傳感與變換網絡中相應的變換電路從而變換成相應的電壓信號，再送入衰減網絡，衰減后的電壓信號輸入給電子模擬開關組后在控制信號A、B的控制下在輸出端給出一電壓信號，該電壓信號被連往A/D變換器的輸入端，經變換后產生的輸出數(shù)據和數(shù)據選擇時序信號同時送入單片機P1口，以便進行數(shù)據處理；所述的功能選擇開關將被測頻率信號送入分頻電路進行分頻，其輸出信號均被連往電子模擬開關組，在控制信號A、B的控制下在輸出端產生一脈沖信號，該脈沖信號經功能選擇開關被連往單片機內部定時計數(shù)器T0的輸入端；所述的功能選擇開關將被測電容、電感等物理量送入傳感與變換網絡中相應的變換電路，變換成相應的頻率信號再經功能選擇開關送入單片機內部定時計數(shù)器T0輸入端，數(shù)據經單片機處理后，經鎖存譯碼驅動器與液晶板連接。所述的單片機其高八位地址即P2口中的一部分與單片機讀寫控制線WR、RD一起作為控制邏輯的輸入線被連往由組合邏輯門構成的控制邏輯電路，其產生的控制信號分別連往放音電路、鎖存譯碼驅動器、量綱、小數(shù)點、符號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，單片機通過數(shù)據總線與鎖存器交換信息，鎖存器則在單片機和控制邏輯電路的控制下，將信號分別送往發(fā)光二極管、電子模擬開關組的控制端，所述的符號與小數(shù)點顯示電路由六D觸發(fā)器和異或門組成，六D觸發(fā)器的輸入端與單片機數(shù)據總線的高四位連接，在控制邏輯電路的控制下，六D觸發(fā)器通過異或門實現(xiàn)液晶板上符號和小數(shù)點的顯示。所述的功能顯示與判別電路由功能選擇開關、發(fā)光二極管矩陣和三態(tài)驅動器組成，發(fā)光二極管矩陣分別與功能選擇開關、三態(tài)門驅動器連通，在控制邏輯電路的控制下，三態(tài)門驅動器將功能狀態(tài)信息通過數(shù)據總線送往單片機。使用時，只須將功能選擇開關扳動到正確位置，發(fā)光二極管中的一支便被點燃，以指示測試功能，用表筆與被測點接觸后，即可通過液晶板上顯示的數(shù)值和量綱指示燈的指示得到所測結果。測試功能為(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)半導體二極管正反向導通特性(10)半導體三極管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。
本實用新型的優(yōu)點是測量簡單方便，可自動改變量程及小數(shù)點位置，毋須人工干預；測量功能較全，功能擴展方便；大大地簡化了硬件結構，使成本降低，可靠性提高。
圖1是本實用新型的原理框圖。
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是傳感變換網絡與單片機連接原理圖。
圖6是單片機最小系統(tǒng)與控制邏輯電路的連接原理圖。
圖7是液晶板驅動電路原理圖。
圖8是量綱顯示與功能顯示及判別電路原理圖。
實施例；參見圖1—8，本實用新型的袖珍式智能化數(shù)字萬用表包括功能選擇開關1、傳感與變換網絡2、分頻電路3、衰減網絡4、電子模擬開關組5、A/D變換器6、單片機最小系統(tǒng)7、鎖存譯碼驅動器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、小數(shù)點顯示電路10。功能選擇開關1為多刀聯(lián)動的十五位開關，其一聯(lián)的定點分別接入傳感與變換網絡2中不同的變換電路的輸入端，其動點接測試輸入插口，其二聯(lián)的定點則分別連接傳感與變換網絡2中相應變換電路的輸出端，其動點則接入衰減網絡4的輸入端，其三聯(lián)的定點接功能顯示與判別電路13中各發(fā)光二極管。傳感與變換網絡2中的電容、電感變換電路分別如圖2、3所示。傳感與變換網絡2中各變換電路輸出的電壓信號由功能選擇開關1的第二聯(lián)送入由電阻串聯(lián)而成的衰減網絡4，由衰減網絡4產生的輸出電壓與輸入電壓的關系分別為V01∶V1＝1∶1、V02∶V1＝1∶10，V03∶V1＝1∶100，V01、V02、V03分別連往電子模擬開關組5。分頻電路3如圖4所示，由行波進位的二進制計數(shù)器4024和電子模擬開關CD4052組成，計數(shù)器的輸出信號分別由4024的Q1、Q3和Q6引出，從而實現(xiàn)對輸入頻率f0的二分頻、八分頻和六十四分頻，即f01＝1/2f，f02＝1/8f，f03＝1/64f。電子模擬開關組5選用4000系列的雙四選—電子模擬開關CD4052，CD4052內部集成了兩組四選一電子模擬開關，衰減網絡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f01、f02和f03分別連往CD4052下半部分，電子模擬開關組5在控制信號A、B的控制下，必有一只開關閉合，于是便可在輸出端COM1獲得V01或V02或V03的電壓信號，而在輸出端COM2獲得頻率為f01或f02或f03的脈沖信號，電子模擬開關組5輸出的電壓信號被送往A/D變換器6，而脈沖信號則經功能選擇開關1的二聯(lián)被送往單片機15的內部定時計數(shù)器T0的輸入端。A/D變換器6選用MC14433。由電子模擬開關組5輸出的電壓信號被連往MC14433的輸入端，經變換后產生的輸出數(shù)據Q3、Q2、Q1、Q0以及數(shù)據選擇時序信號DS1、DS2、DS3、DS4分別連往單片機15P1口的P1.0、P1.1…P1.7。單片機最小系統(tǒng)7由單片機15、低八位地址鎖存器16和程序存儲器17組成，單片機15選用MC5—51系列的80C31，低八位地址鎖存器16選用74HC373，程序存儲器17為EPROM27C512。數(shù)據經單片機15處理后，必須經鎖存譯碼驅動器8方可與液晶板9連接，鎖存譯碼驅動器8為BCD—七段譯碼液晶驅動器，選用了4000系列的CD4543。從圖7可見，三只驅動器CD4543的七段輸出a、b、c、d、e、f、g分別被連往液晶板9個位、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，符號與小數(shù)點顯示電路10則采用74HC174六D觸發(fā)器和異或門來完成。單片機15數(shù)據總線的低四位分別連往個位與百位驅動器CD4543的輸入端；而高四位則分別連往十位驅動器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。量綱是通過三只發(fā)光二極管實現(xiàn)顯示的，三只二極管被設置在儀器面板的最上方，在不同測量功能時，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來驅動，為使系統(tǒng)設計合理、蜂鳴響鬧電路也由74HC373驅動，與此同時該芯片還將在單片機15控制之下產生電子模擬開關組5的控制信號A、B、C。功能顯示與判別電路13由功能選擇開關1的第三聯(lián)，發(fā)光二極管矩陣以及三態(tài)驅動器組成，三態(tài)驅動器選用了兩只74HC244，在控制邏輯電路12產生的控制信號的作用下，“功能狀態(tài)”這一信息通過三態(tài)門驅動器并經過數(shù)據總線而被送往單片機15。放音電路11由八D鎖存器、語言合成器以及放大電路和揚聲器所組成，八D鎖存器選用了74HC373，語言合成器選用了UM5100，放大電路則選用了與UM5100配套的LM324和LM386。在需要進行語言報告時，單片機15則把要放出的信號定時地一個字節(jié)一個字節(jié)地經數(shù)據總線打入到八D鎖存器中。八D鎖存器的輸出直接與語言合成器的數(shù)據輸入端相連，語言合成器在自己內部時鐘的控制之下完成語言的合成，語言合成器將合成的語音信號輸出給電壓放大器，再經功率放大器放大最后從揚聲器播報出來?？刂七壿嬰娐?2是由組合邏輯門構成的。組合邏輯門選用了74HC04六反向器以及74HC00雙輸入四與外門和74HC08雙輸入四與門。單片機15P2口的部分高位地址線P2.7—P2.1和讀寫控制線作為控制邏輯電路12的輸入線，據此，控制邏輯可產生七個控制信號CON1—CON7，這些控制信號分別連往各個I/O的控制端以實現(xiàn)對它們的控制。
權利要求1.一種袖珍式智能化數(shù)字萬用表，包括功能選擇開關、傳感與變換網絡、衰減網絡、A/D變換器、鎖存譯碼液晶驅動器、液晶板及放音電路，其特征在于采用單片機、地址鎖存器和程序存儲器構成單片機最小系統(tǒng)進行自動控制，所述的功能選擇開關將被測物理量送入傳感與變換網絡中相應的變換電路從而變換成相應的電壓信號，再送入衰減網絡，衰減后的電壓信號輸入給電子模擬開關組后在控制信號A、B的控制下在輸出端給出一電壓信號，該電壓信號被連往A/D變換器的輸入端，經變換后產生的輸出數(shù)據和數(shù)據選擇時序信號同時送入單片機P1口，以便進行數(shù)據處理；所述的功能選擇開關將被測頻率信號送入分頻電路進行分頻，其輸出信號均被連往電子模擬開關組，在控制信號A、B的控制下在輸出端產生一脈沖信號，該脈沖信號經功能選擇開關被連往單片機內部定時計數(shù)器T0的輸入端；所述的功能選擇開關將被測電容、電感等物理量送入傳感與變換網絡中相應的變換電路，變換成相應的頻率信號再經功能選擇開關送入單片機內部定時計數(shù)器T0輸入端，數(shù)據經單片機處理后，經鎖存譯碼驅動器與液晶板連接，所述的單片機其高八位地址即P2口中的一部分與單片機讀寫控制線WR、RD一起作為控制邏輯的輸入線被連往由組合邏輯門構成的控制邏輯電路，其產生的控制信號分別連往放音電路、鎖存譯碼驅動器、量綱、小數(shù)點、符號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，單片機通過數(shù)據總線與鎖存器交換信息，鎖存器則在單片機和控制邏輯電路的控制下，將信號分別送往發(fā)光二極管、電子模擬開關組的控制端，所述的符號與小數(shù)點顯示電路由六D觸發(fā)器和異或門組成，六D觸發(fā)器的輸入端與單片機數(shù)據總線的高四位連接，在控制邏輯電路的控制下，六D觸發(fā)器通過異或門實現(xiàn)液晶板上符號和小數(shù)點的顯示，所述的功能顯示與判別電路由功能選擇開關、發(fā)光二極管矩陣和三態(tài)驅動器組成，發(fā)光二極管矩陣分別與功能選擇開關、三態(tài)門驅動器連通，在控制邏輯電路的控制下，三態(tài)門驅動器將功能狀態(tài)信息通過數(shù)據總線送往單片機。
專利摘要本實用新型涉及一種袖珍式智能化數(shù)字萬用表，其特征是采用單片機最小系統(tǒng)對量綱的轉換、小數(shù)點的移位進行自動控制，同時更換并增加了傳感與變換網絡中的變換電路，擴大了測試范圍，大大地簡化了硬件，使成本降低，可靠性提高。
文檔編號G01R15/12GK2231797SQ95230419
公開日1996年7月24日 申請日期1995年3月6日 優(yōu)先權日1995年3月6日
發(fā)明者趙文成 申請人:趙文成