专利名称：三相电压电流数显电测仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三相数显电测仪表，特别是涉及一种可用于测量三相交/直流电压/电流参数的三相电压电流数显仪表。
背景技术：
在电力输送电网中，一般需要对三相电压(U)、电流(I)参数进行实时监测，并且以LED数码管的形式显示出来。目前具有这种功能的电测仪表种类很多，但一直以来受常规的测量原理和方法的限制，这种仪表体积做得较大。对于一些要求小体积安装仪表的场合这些仪表往往就不能胜任。
目前常用的三相电压电流数显电测仪表由外壳和电路部分组成。电路部分包括三部分信号测量部分、显示部分和电源部分。其中信号测量部分包括信号前级处理电路以及信号采样及计算电路。信号前级处理电路用来转换输入信号，并使转换后的信号能满足后边信号采样电路所能采样的范围。如果是弱信号，则需放大后送采样电路，如果是强信号，则需减小该信号后送采样电路。
信号采样及计算电路。该电路常规做法要分两部分一部分就是信号采样及保持电路，这部分电路的作用是将送来的模拟电量转换为数字信号并放保持电路，最后送计算电路分析及计算，模拟电量转换为数字信号的A/D转化芯片可选用多通道的，也可选用单通道并由模拟开关切换三相信号轮流导通；另一部分就是计算电路，这部分电路的作用是将送来的数字信号进行分析计算后转化为与模拟信号相对应的BDC码供显示用。还有一种做法就是用三片带BCD码输出的专用A/D转换芯片，如4位半双积分型A/D转换芯片7135。上述两种方法都要有大量外围A/D和保持电路硬件开销，不利于微型化。且单片机运算能力较差。
显示部分包括显示驱动电路和数码管显示器。显示驱动电路常规做法是采用专用显示驱动芯片来驱动数码管显示器的各个笔画段，显示器采取静态扫描方法。这样导致硬件开销很大。
数码显示器有二种做法，一种是用12只单独数码管，共10×12＝120个管脚；还有一种做法是用3只4位一体的数码管，共12×3＝36个管脚。这二种形式的数码显示器都要占用大量的空间，不利于线路板布线。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种硬件开销少、运算能力强、占用空间小的可用于测量三相交/直流电压/电流参数的三相电压电流数显电测仪表。
本实用新型的目的是这样实现的一种三相电压电流数显电测仪表，其电路部分包括信号测量部分、显示部分和电源部分，所述的信号测量部分包括前级信号处理电路和信号采样及计算电路，显示部分包括显示驱动电路和数码显示管，其特点是所述的信号采样及计算电路采用MSP430F1XX单片机，该单片机集成了A/D采集保持模块、16位CPU和信息存放空间，其中前级信号处理电路的输出端与MSP430F1XX单片机的A/D采集保持模块的输入端相连，MSP430F1XX单片机的I/O口与显示驱动电路的输入端相连，显示驱动电路的输出端与数码显示管的笔画段管脚相连，MSP430F1XX单片机的多个I/O口与数码显示管的公共端管脚相连。
MSP430F1XX单片机集成度很高，非常适合仪表开发，片内置12位8通道A/D转换器，并自带采样保持，这样就省去外围A/D和保持电路开销，另外其16位的数据宽度以及125ns的指令周期也远优于普通的8位单片机的运算能力。并且重要的掉电需要保存的数据可存储于片内信息区，这样省去了EEROM的开销，也节约了成本。
数码显示管采用三行数字显示的结构形式，多只数码管分三行分布，每行有多只，每只数码管由8只发光二级管组成，表示数码管的8个笔画，每只数码管的8只发光二极管的阴极或阳极连在一起作为数码管的公共端并引用一只公共端管脚，多只数码管共引出多只公共端管脚；多只数码管的每个相同笔画连在一起并引出一只笔画段管脚，8个笔画共引出8只笔画段管脚。
数码显示管最好是采用12只数码管分三行分布，每行有4只，12只数码管共引出12只公共端管脚，加入8个笔画的8只笔画段管脚，共20只管脚。比用12只单独数码管共120个管脚少100个管脚，比用3只4位一体的数码管36个管脚少用16个管脚。所以采用这种12位一体形式数码显示管可以省大量的空间，更利于线路板布线。
显示驱动电路采用一片串-并转换译码电路来驱动数码显示管的各个笔画段，每个数码管由单片机的一个I/O口控制轮流导通，即动态扫描方法，这样可以省去常规做法采用专用显示驱动芯片或静态扫描方法的大量硬件开销。
输入的被测信号首先经过前级信号处理电路转换为后边A/D采集保持模块所能接收的标准信号，该标准信号经过A/D转换后送16位CPU计算和分析，其重要信号则保存于信息存放空间，经CPU运算后的数据送译码电路转化为组合型一体式数码显示管所需要显示的信息，显示管采用动态逐个扫描方式，由MSP430F1XX的一个I/O口来控制各个数码的开断。
由此可见，本实用新型采用MSP430F1X系列单片机，以及采用组合型一体式数码显示管，使得这种仪表体积可以做得很小，甚至在48×48这种行业内目前最小的标准面框尺寸仪表中都能实现。
图1为本实用新型的原理框图。
图2为本实用新型中12位一体数码显示器原理图。
具体实施方式
实施例一如图1，本实用新型为一种可用于测量三相交/直流电压/电流参数的三相电压电流数显电测仪表。由外壳(图中未示出)和电路部分组成。其电路部分包括三部分信号测量部分、显示部分和电源部分。所述的信号测量部分包括前级信号处理电路和信号采样及计算电路，显示部分包括显示驱动电路和数码显示管。所述的信号采样及计算电路采用MSP430F1XX单片机，该单片机集成了A/D采集保持模块、16位CPU和信息存放空间，其中前级信号处理电路的输出端与MSP430F1XX单片机的A/D采集保持模块的输入端相连，MSP430F1XX单片机的三个I/O口与显示驱动电路的输入端相连，显示驱动电路的输出端与数码显示管的笔画段管脚相连，MSP430F1XX单片机的多个I/O与数码显示管的公共端管脚相连。MSP430F1XX单片机采用美国德州公司的，其中XX可选用33、35、47、49等。
如图2，数码显示管用组合型12位一体式，12只数码管分三行分布，每行4只，每8只发光二级管组成一个数码管，表示数码管的8个笔画，每只数码管的8只发光二极管的阴极或阳极连在一起作为数码管的公共端引用一只公共端管脚(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、19、20)，12只数码管共有12只公共端管脚，每只数码管的相同笔画(A、B、C、D、E、F、G、DP)连在一起，8个笔画引出8只笔画段管脚，加上12只数码管的12只公共端管脚，共有20只管脚。
电源部分采用开关电源供电，为了减小空间变压器选用小型化开关变压器，电感采用共模电感等。
实施例二实施例二与实施例一的不同之处仅在于数码显示管采用9位一体形式，9只数码管分三行分布，每行3只，其余结构及原理同实施例一。
实施例三实施例三与实施例一的不同之处仅在于数码显示管采用9位一体形式，9只数码管分三行分布，每行3只，其余结构及原理同实施例一。
权利要求1.一种三相电压电流数显电测仪表，其电路部分包括信号测量部分、显示部分和电源部分，信号测量部分包括前级信号处理电路和信号采样及计算电路，显示部分包括显示驱动电路和数码显示管，其特征在于所述的信号采样及计算电路采用MSP430F1XX单片机，该单片机集成了A/D采集保持模块、16位CPU和信息存放空间，其中前级信号处理电路的输出端与MSP430F1XX单片机的A/D采集保持模块的输入端相连，MSP430F1XX单片机的I/O口与显示驱动电路的输入端相连，显示驱动电路的输出端与数码显示管的笔画段管脚相连，MSP430F1XX单片机的多个I/O口与数码显示管的公共端管脚相连。
2.根据权利要求1所述的一种微型化三相电压电流数显电测仪表，其特征在于MSP430F1XX中的XX为33、35、47、49。
3.根据权利要求1或2所述的一种微型化三相电压电流数显电测仪表，其特征在于数码显示管是采用三行数字显示的结构形式，多只数码管分三行分布，每行有多只，每只数码管由8只发光二级管组成，表示数码管的8个笔画，每只数码管的8只发光二极管的阴极或阳极连在一起作为数码管的公共端并引用一只公共端管脚；多只数码管共引出多只公共端管脚；多只数码管的每个相同笔画连在一起并引出一只笔画段管脚，8个笔画共引出8只笔画段管脚。
4.根据权利要求3所述的一种组合型一体式数码显示管，其特征在于其特征在于有9只数码管分三行分布，每行有3只，9只数码管共引出9只公共端管脚。
5.根据权利要求3所述的一种组合型一体式数码显示管，其特征在于其特征在于有12只数码管分三行分布，每行有4只，12只数码管共引出12只公共端管脚。
6.根据权利要求3所述的一种组合型一体式数码显示管，其特征在于其特征在于有15只数码管分三行分布，每行有5只，15只数码管共引出15只公共脚。
专利摘要本实用新型涉及一种三相电压电流数显电测仪表，其电路部分包括信号测量部分、显示部分和电源部分，信号测量部分包括前级信号处理电路和信号采样及计算电路，显示部分包括显示驱动电路和数码显示管，其特点是所述的信号采样及计算电路采用MSP430F1XX单片机，该单片机集成了A/D采集保持模块、16位CPU和信息存放空间，其中前级信号处理电路的输出端与MSP430F1XX单片机的A/D采集保持模块的输入端相连，MSP430F1XX单片机的I/O口与显示驱动电路的输入端相连，显示驱动电路的输出端与数码显示管的笔画段管脚相连，MSP430F1XX单片机的多个I/O口与数码显示管的公共端管脚相连。本实用新型硬件开销少、运算能力强、占用空间小。
文档编号G01R13/02GK2752777SQ20042005440
公开日2006年1月18日 申请日期2004年12月15日 优先权日2004年12月15日
发明者王新潮, 储洪才, 薛明岐, 胡晓刚, 朱君昌 申请人:江阴长江斯菲尔电力仪表有限公司