專利名稱：便攜式萬能儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
便攜式萬能儀是一種用于電子、電氣領(lǐng)域的智能電子測量儀表。
八十年代，隨著我國電子工業(yè)的發(fā)展和國外產(chǎn)品的引進，人們開始研制、仿制及組裝數(shù)字式萬用表，這基本上與儀器儀表行業(yè)數(shù)顯儀表的出現(xiàn)同步，使儀器儀表行業(yè)進行了一場別開生面的數(shù)字化技術(shù)革命?，F(xiàn)在，數(shù)字式萬用表以它輕便、小巧、靈活、多功能、價廉等特點，成為技術(shù)人員、設(shè)備維護維修人員、無線電愛好者、電工、檢測人員等人們的必備工具，應用相當廣泛。同時也研制出多種新產(chǎn)品，其中有不少也申請了中國發(fā)明或?qū)嵱眯滦蛯＠?，但這些萬用表最多只有五用或六用，無法顯示被測信號的波形。在國外，從數(shù)字萬用表的功能上講，與我國大同小異。1993年初，美國FLUKE公司最新研制出一種F97型萬用示波表，但它只是實現(xiàn)了示波器與萬用表功能的二合一，而且價格相當昂貴，難以推廣。然而，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在很多場合，萬用表的現(xiàn)有功能越來越不能滿足人們的要求，需要借助于示波器、函數(shù)發(fā)生器、頻率計、相位計、轉(zhuǎn)速表、溫度表、晶體管特性測試儀、掃頻儀、計數(shù)器、邏輯筆、靜電檢測器、直流穩(wěn)壓源等專用儀器儀表，但是，這些儀器儀表功能單一，價格昂貴，體積大而笨重，攜帶不便。
本實用新型的目的在于研制一種象數(shù)字萬用表一樣輕便、小巧、價廉，集數(shù)字萬用表、數(shù)字存貯式示波器、函數(shù)發(fā)生器(雙路)、頻率計、相位計、轉(zhuǎn)速表、溫度表、頻率特性測試儀、計數(shù)器、邏輯筆、靜電檢測器、計算器、定時時鐘、直流穩(wěn)壓電源、收音機(AM、FM、數(shù)字調(diào)諧)、RS-232串行通訊接口等儀器儀表主要功能于一體的多功能化的便攜式萬能儀。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型由顯示部件、操作部件、中心處理器、讀寫存貯器、電源、外殼、測試表筆組成，顯示部件、讀寫存貯器均分別與同一個中心處理器連接，本實用新型的特征在于其組成中還包括有接口及信號調(diào)理電路，該接口及信號調(diào)理電路也與上述中心處理器連接，接口及信號調(diào)理電路亦與操作部件相連接。中心處理器根據(jù)操作部件的命令讀取讀寫存貯器中的內(nèi)容并改寫之，同時中心處理器控制接口及信號調(diào)理電路對采集到的或輸出的信號進行處理并驅(qū)動顯示部件顯示相關(guān)的參數(shù)、數(shù)量級、屬性、功能及波形。
在本實用新型技術(shù)方案中，接口及信號調(diào)理電路的組成部分包括有，I/O、A/D、D/A、INT、TIMER、RS-232接口電路、鍵盤掃描電路、量程轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、電子開關(guān)電路、極性判別電路、信號整理電路、鑒相電路、反向驅(qū)動電路、晶體管測量電路、I/V變換電路、R/V變換電路、C/F變換電路，(a)在交直流電流電壓測量回路中，電壓信號直接加到量程轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電流信號則先經(jīng)I/V變換電路，再加到量程轉(zhuǎn)換電路輸入端，量程轉(zhuǎn)換電路的輸出信號經(jīng)一個放大電路和一個極性判別電路后加到中心處理器的A/D口上，中心處理器的輸出口經(jīng)過一個電子開關(guān)電路與量程轉(zhuǎn)換電路的控制端相連接，中心處理器的D/A口也與量程轉(zhuǎn)換電路基準相連接；(b)在相位測量回路中，交流電壓信號經(jīng)過一個信號整理電路后加到鑒相電路的一個輸入端，交流電流信號經(jīng)過一個I/V變換電路加到鑒相電路的另一個輸入端，比較信號則直接加到鑒相電路的第三個輸入端，鑒相電路的輸出端與中心處理器TIMER口連接，中心處理器的一個輸出口經(jīng)過一個電子開關(guān)電路與鑒相電路之控制端相連接；(c)在電阻測量回路中，兩個輸入端與一個R/V變換電路相連，該R/V變換電路的輸出端經(jīng)一個量程轉(zhuǎn)換電路與中心處理器的A/D口相連接，中心處理器的一個輸出口經(jīng)過一個電子開關(guān)電路與量程轉(zhuǎn)換電路的控制端相連接；(d)在電容測量回路中，兩個輸入端與一個C/F變換電路相連接，該C/F變換電路的輸出端經(jīng)過一個量程轉(zhuǎn)換電路與中心處理器的TIMER口連接，中心處理器的一個輸出口經(jīng)一個電子開關(guān)電路與量程轉(zhuǎn)換電路的控制端相連接；(e)在操作命令輸入回路中，鍵盤掃描電路既與鍵盤相連接，又分別與中心處理器的輸入口、輸出口和INT口連接；(f)在晶體管測量回路中，輸入端經(jīng)過一個晶體管測量電路與中心處理器的A/D口相連接。
本實用新型的優(yōu)點是集多種儀器儀表的功能于一體，采用點陣式LCD顯示技術(shù)，智能鍵盤、菜單式操作和獨特的面板布置、屏顯內(nèi)容的安排，高度智能化和多功能化，操作簡便、靈活。可雙蹤波形顯示，可對波形進行放大、縮小、擴展和壓縮等處理，可選擇顯示最大值、最小值、平均值、有效值。具有自動/手動兩種工作方式及動態(tài)、保持兩種顯示方式，能夠自動分辯AC、DC信號、自動調(diào)零、自動極性選擇、自動量程切換。具有數(shù)據(jù)及波形的存貯、提取和比較，聲光報警、過載保護、低電壓指示及自動關(guān)機的功能。通過中心處理器軟件編程的方法實現(xiàn)了溫度、頻率、電壓電流、電阻、晶體管、邏輯電平、時鐘、信號波形等的測試及顯示，提供了多路電源及雙路函數(shù)發(fā)生器，供測量使用。結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，防震、抗沖擊、抗干擾；功耗小、無噪聲、成本低，體積小、重量輕，攜帶方便，具有極高的性能價格比。


圖1是本實用新型的工作原理方框圖。
圖2是本實用新型的電原理圖。
以下結(jié)合附圖介紹本實用新型的一個實施例。
如附圖1所示，本實例由接口及信號調(diào)理電路(1)、顯示部件(2)、操作部件(3)、中心處理器(4)、讀寫存貯器(5)、電源、外殼、測試表筆組成。
接口及信號調(diào)理電路具體由量程轉(zhuǎn)換電路(6-1、6-2、6-3)，電子開關(guān)(7-1、7-2、7-3、7-4)，極性判別電路(8)，信號整理電路(9)，鑒相電路(10)(例如CC4046、LM393等)，二極管、三極管測量電路(11)，鍵盤掃描電路(12)，以及I/V轉(zhuǎn)換電路(13-1、13-2)，R/V轉(zhuǎn)換電路(14)、C/F轉(zhuǎn)換電路(15)、放大電路(16)、驅(qū)動電路(17)、I/O、A/D、D/A、INT、TIMER、RS-232接口電路等。詳細電原理圖參見附圖2。
接口電路及信號調(diào)理電路包括I/O、A/D、D/A、INT、TIMER、RS-232接口電路，操作部件掃描電路，切換控制電路，電壓電流(交直流)、電阻、電容、晶體管、頻率、溫度測試電路、計數(shù)器、相位計、函數(shù)發(fā)生器、邏輯判斷、時鐘、鑒相功能電路，濾波電路，保護電路，電平檢測電路，靜電檢測電路，計算器電路，AC/DC轉(zhuǎn)換電路，蜂鳴器電路，抗干擾電路。這些電路可以用一般電子線路實現(xiàn)，也可用IC或軟件實現(xiàn)，從成本、體積上考慮，一般盡量采用IC及軟件實現(xiàn)，這是本實用新型實現(xiàn)多功能化的關(guān)健。
以下結(jié)合附圖，介紹本實例諸測量功能是如何實現(xiàn)的(A)電壓電流信號(V≌I≌)通過量程轉(zhuǎn)換電路(6-1)，轉(zhuǎn)換成一定幅度內(nèi)的電壓信號送放大器(16)進行放大，再經(jīng)極性判別電路(8)，送到微處理器(4)的A/D口進行A/D變換。量程的轉(zhuǎn)換、自動調(diào)零是通過電子開關(guān)(7-1)(如CD4051、CD4052、CC4067、CC4097等)實現(xiàn)，可用軟件自動切換，也可通過鍵盤KB(3)手動選擇。AC、DC的自動分辨通過軟件判斷或AC-DC轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)。
(B)二極管正向壓降和三極管hfe的測試采用現(xiàn)有萬用表的測量電路(11)。
(C)電阻的測量是先經(jīng)R/V(14)變換，再由電子開關(guān)(7-3)控制量程轉(zhuǎn)換電路(6-2)，把一定幅度內(nèi)的電壓信號送A/D。
(D)電容的測量是先經(jīng)C/F(15)變換，再由電子開關(guān)(7-4)控制量程轉(zhuǎn)換電路(6-3)，把一定幅度內(nèi)的電壓信號送A/D。
(E)相位計電路是把V≌、I≌、VSi三路信號送信號整理電路(9)轉(zhuǎn)換成三路電壓信號再送鑒相電路(10)鑒相，輸出脈沖信號送測頻電路進行脈寬和頻率的測量，由軟件計算出占空比及相位差，即可實現(xiàn)V-I、I-V、V-VSi三種組合方式的相位計功能。
頻率計、計數(shù)器、定時時鐘和定時(15分鐘)關(guān)機功能用帶定時器、計數(shù)器的微處理器(例如8031，8098等)編程實現(xiàn)。
函數(shù)發(fā)生器功能(產(chǎn)生PWM、正弦、三角形，梯形等波形及電視方格測試信號)直接由微處理器，通過軟件編程實現(xiàn)，由一個或兩個輸出口輸出0-5V函數(shù)信號。邏輯筆功能是通過測量電壓的方式確定高低電平，再通過液晶顯示。溫度的測量是通過電阻的測量，根據(jù)鉑電阻的R-T關(guān)系，由微處理器計算出相應的溫度值，送顯示。
數(shù)顯及波形顯示采用點陣式LCD顯示方式，驅(qū)動原理采用點陣式驅(qū)動方式。
操作部件采用鍵盤菜單式操作，鍵盤按鍵數(shù)量較F97型示波表要少，但實現(xiàn)的功能要多，而且操作簡便。
存貯器采用EPR0M和RAM，例如6264、6116、2764等。信息的存貯、提取及比較建立于微處理器及數(shù)據(jù)讀寫存貯芯片，微處理器把現(xiàn)有屏幕信息寫到存貯器中，提取時就讀出存貯器數(shù)據(jù)送顯示。信患比較時，微處理器把測量信號和存貯的信號進行比較，并送液晶顯示器雙蹤顯示。
中心處理器采用16位或32位微處理器，例如MC68000、8096、80196、8098。中心處理器是本實用新型的核心，也是智能化、多功能化及保密性的核心所在，它可以采用各種牌號及規(guī)格的微處理芯片及專用處理芯片，規(guī)?？蓮男∫?guī)模到大規(guī)模IC，可以與讀寫存貯盤及液晶驅(qū)動電路，甚至I/O接口做在一塊IC上，可用單片及多片IC，從成本、體積及保密性上考慮，一般采用8位、16位或32位帶EPROM、I/O接口、中斷口、定時器等的腌膜式微處理器。
動態(tài)及保持兩種顯示方式、自動/手動兩種工作方式、菜單式操作方式均由微處理器結(jié)合并行I/O接口和鍵盤通過軟件實現(xiàn)。過載保護及蜂鳴電路則用常規(guī)數(shù)字萬用表的保護電路及蜂鳴器驅(qū)動電路來實現(xiàn)。
電源采用干電池或外接直流穩(wěn)壓電源。
權(quán)利要求1.一種便攜式萬能儀，它由顯示部件、操作部件、中心處理器、讀寫存貯器、電源、外殼、測試表筆組成，顯示部件、讀寫存貯器均分別與同一個中心處理器連接，其特征在于其組成中還包括有接口及信號調(diào)理電路，該接口及信號調(diào)理電路也與上述中心處理器連接，接口及信號調(diào)理電路亦與操作部件相連接
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式萬能儀，其特征在于接口及信號調(diào)理電路的組成部分包括有，I/O、A/D、D/A、INT、TIMER、RS-232接口電路、鍵盤掃描電路、量程轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、電子開關(guān)電路、極性判別電路、信號整理電路、鑒相電路、反向驅(qū)動電路、晶體管測量電路、I/V變換電路、R/V變換電路、C/F變換電路，(a)在交直流電流電壓測量回路中，電壓信號直接加到量程轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電流信號則先經(jīng)I/V變換電路，再加到量程轉(zhuǎn)換電路輸入端，量程轉(zhuǎn)換電路的輸出信號經(jīng)一個放大電路和一個極性判別電路后加到中心處理器的A/D口上，中心處理器的輸出口經(jīng)過一個電子開關(guān)電路與量程轉(zhuǎn)換電路的控制端相連接，中心處理器的D/A口也與量程轉(zhuǎn)換電路基準相連接；(b)在相位測量回路中，交流電壓信號經(jīng)過一個信號整理電路后加到鑒相電路的一個輸入端，交流電流信號經(jīng)過一個I/V變換電路加到鑒相電路的另一個輸入端，比較信號則直接加到鑒相電路的第三個輸入端，鑒相電路的輸出端與中心處理器TIMER口連接，中心處理器的一個輸出口經(jīng)過一個電子開關(guān)電路與鑒相電路之控制端相連接；(c)在電阻測量回路中，兩個輸入端與一個R/V變換電路相連，該R/V變換電路的輸出端經(jīng)一個量程轉(zhuǎn)換電路與中心處理器的A/D口相連接，中心處理器的一個輸出口經(jīng)過一個電子開關(guān)電路與量程轉(zhuǎn)換電路的控制端相連接；(d)在電容測量回路中，兩個輸入端與一個C/F變換電路相連接，該C/F變換電路的輸出端經(jīng)過一個量程轉(zhuǎn)換電路與中心處理器的TIMER口連接，中心處理器的一個輸出口經(jīng)一個電子開關(guān)電路與量程轉(zhuǎn)換電路的控制端相連接；(e)在操作命令輸入回路中，鍵盤掃描電路既與鍵盤相連接，又分別與中心處理器的輸入口、輸出口和INT口連接；(f)在晶體管測量回路中，輸入端經(jīng)過一個晶體管測量電路與中心處理器的A/D口相連接。
專利摘要本實用新型是一種用于電子測量的智能化便攜式萬能儀。其特點是,顯示部件、操作部件、讀寫存貯器、接口及信號調(diào)理電路均分別與同一個中心處理器連接,操作部件與接口及信號調(diào)理電路亦相連接,中心處理器根據(jù)操作部件的命令讀取讀寫存貯器中的內(nèi)容并改寫之,同時中心處理器控制接口及信號調(diào)理電路對采集到的或輸出的信號進行處理并驅(qū)動顯示部件顯示相關(guān)的參數(shù)、數(shù)量級、屬性、功能及波形。具有體積小、重量輕、用途多、操作方便等特點。
文檔編號G06F19/00GK2274777SQ9623244
公開日1998年2月18日 申請日期1996年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月30日
發(fā)明者陳國發(fā) 申請人:陳國發(fā)