专利名称：一种用波形显示测量结果的数字万用表的制作方法
技术领域：
本发明的一种用波形显示测量结果的数字万用涉及到电变量测量装置领域，特别是涉及到可以用波形来显示测量值的数字万用表领域。
背景技术：
众所周知，数字万用表主要用于执行电压测量、电流测量和电阻测量，有的数字万用表还可以用于电容、电感、二极管测量，或还包括温度、压力、湿度、速度或加速度等物理量的测量，有的数字万用表甚至还可以像常用的数据采集系统一样，可以定时执行测量任务、如，定时收集和显示所采集到的测量数据。数字万用表显示测量结果的方法有多种，其中以用数字方式表示测量结果的方法为最常见，但这种方法仅适用于显示即时测量数据，即显示当前的测量值，或测量结果的计算值，如平均值、最大值、最小值、均方差等，不能表示测量值所经历的变化过程。比如，当利用万用表执行定时温度测量任务，获得成百上千的温度测量数据时，或利用万用表在很短时间内完成多次电压测量时，都无法用数字方式清晰地显示出每次的测量结果。众所周知， 显示这样的累积测量结果的最好方式是采用波形显示方式，但传统的波形显示方式无法很好的应用于数字万用表。名禾尔Method of displaying continuously acquired data as multiple traces on afixed length display，专利号US5684508，是美国福禄克公司申请的美国专利，它就揭示了一种利用波形显示测量信号的测量装置及其波形显示方法。根据该专利US5684508所揭示的内容，如图1所示，该测量装置可以对应每个采集到的测量信号，点亮显示屏上的一个对应的像素，从而在采集到一组测量信号后，可以在显示屏上形成一个与所述的一组测量信号相对应的波形Ml。当显示屏上的波形Ml达到满屏长度位置T，形成显示帧pi时，波形Ml被对半压缩成波形Li，并将Ll呈现在显示帧p2上。此后，当再次采集到新的测量信号时，该测量装置会首先对测量信号进行2选1的抽选操作，或称为压缩率为2比1的压缩操作，最后，再将抽选出的测量信号对应显示成波形M2。当显示屏上的波形M2再次到达满屏长度位置T时，再对显示屏上的波形Ll和M2进行对半压缩，，在显示帧P3上形成新的波形L2。此后，当再次采集到新的测量信号时，测量装置会对首先测量信号进行4选1的抽选操作，再将抽选出的测量信号对应显示成波形M3。然后不断重复这个波形的构造过程。上述的波形显示方法比较适合应用于具有大屏幕显示能力的数字示波器，不太适合于数字万用表。因为万用表的特点是测量信号的数据量较大、测量时间较长，且显示屏相对较小。如果用加大测量信号的压缩比率的方法实时显示测量信号的波形，比如，对很大一段测量数据而只抽取和显示1个测量数据的方法，虽然可以显示这些测量信号的整体变化趋势，但同时会使用户在很长一段测量过程中，无法了解最新测量信号的变化情况，有处于 “盲区”的感觉。为了弥补上述的缺陷，上述的波形显示方法对测量信号的压缩率设定了上限，一
4旦该压缩率达到上限时，就使显示屏上的反映当前实时测量情况的一段波形进入滚动显示方式。不再增加这段波形的压缩率。但，实际上，波形滚动显示方式也会引入新的问题，比如，其会造成数据丢失，使用户无法观察到可以反映全部测量数据情况的变化趋势的波形。
发明内容
本发明的目的在于，解决现有技术存在的问题，提供一种用波形显示测量结果的数字万用表。本发明所述的一种用波形显示测量结果的数字万用表，具有测量单元、显示单元和控制单元，所述的测量单元用于产生测量数据，所述的控制单元用于依据所述的测量数据，产生一个实时波形显示数据和一个趋势波形显示数据，所述的显示单元包括一个用于以波形方式显示趋势波形显示数据的趋势波形显示单元和一个用于以波形方式显示实时波形显示数据的实时波形显示单元，所述的趋势波形显示单元和实时波形显示单元横向设置并紧邻；所述的控制单元还用于判断是否满足一个实时波形显示数据的压缩条件，在满足所述的实时波形显示数据的压缩条件时，利用一个动态压缩比，将所述的实时波形显示数据转换为所述的趋势波形显示数据的一部分；所述的控制单元还用于判断是否满足一个趋势波形显示数据的压缩条件，在满足所述的趋势波形显示数据的压缩条件时，利用一个固定压缩比，压缩所述的趋势波形显示数据并增加所述的动态压缩比。根据本发明的一个实施例，本发明所述的数字万用表的实时波形显示数据的压缩条件可以是所述的实时波形显示数据的数据量达到一个第一预定值；所述的趋势波形显示数据的压缩条件是所述的实时波形显示数据的数据量达到一个第二预定值，且所述的趋势波形显示数据的数据量达到一个第三预定值时。根据本发明的一个实施例，所述的第二预定值可以为大于1，且小于所述的第一预定值。根据本发明的一个实施例，所述的固定压缩比可以为2比1。根据本发明的一个实施例，所述的动态压缩比的初始数值可以为2比1。根据本发明的又一个实施例，所述的控制单元还用于计算所述的测量数据的幅值范围，当一个新的测量数据的幅值超过原有的幅值范围时，所述的控制单元依据所述的新的测量数据重新确定一个新的幅值范围，并对应该新的幅值范围刷新所述的实时波形显示数据和趋势波形显示数据。利用本发明所述的数字万用表，用户可以在在同一时间观察到更多有用的信息， 直接掌握当前的测量值，有益于用户将当前测量数据与历史数据相比较，了解当前测量值相对于过去的测量值的变化趋势，有利于用户对未来的测量结果进行预测。且，即使在长时间执行大量的测量任务的状况下，用户仍可以通过实时波形显示单元，实时了解当前捕获的信号的波形状态，不会出现“盲区”。本发明具有设计简单、便于用户观察的特点，可以广泛应用于各种类型的数字万用表。
图1所示是现有技术中的波形显示方法的说明图。图2所示为本发明的较佳实施例所选用的数字万用表1的电路结构框图。图3所示为数字万用表1的显示单元11和显示单元12说明图。图4所示为数字万用表1所选用波形显示控制步骤100的流程图。图5所示为计算波形显示信号A的横坐标位置的说明图。图6所示为计算所述的波形显示信号A的纵坐标位置的步骤说明图。图7a、7b——7h所示为波形显示控制步骤100连续运行时，显示单元11和显示单元12的显示状态说明图。
具体实施例方式为了进一步说明本发明的一种用波形显示测量结果的数字万用表，下面结合附图，详细说明本发明所选用的较佳实施例。本发明所述的较佳实施例选用了数字万用表1，参考图2，数字万用表1包括有测量电路2、模数转换电路3、控制电路4、存储器5和显示屏6。在本实施例中，数字万用表1可以用来测量直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、电阻和电容。作为举例说明，在本实施中，万用表1也可以选用具有较少测量功能的数字万用表，比如仅仅具有电压和电流测量功能的万用表。作为又一举例说明，万用表1也可以选用具有更多测量功能数字万用表，比如可以具有“通断测试”、二极管测试功能、电感测试功能等。作为又一举例说明，当利用温度传感器将温度信号转变为电信号或电阻值时，万用表1还可以借助自身的电信号或电阻信号的测量能力，完成温度信号测量，所述的传感器可以是热敏电阻或热电偶。当为万用表1配接不同类型的传感器，万用表1还可以用来完成压力、速度和加速度等测试。在本实施例中，测量电路2用于接入被测信号Vi和对输入的被测信号Vi进行信号调理，以便于符合模数转换电路3的测量范围，所述的信号整理还可以包括信号放大、去噪、衰减、滤波、频率补偿、幅值补偿、过压过流保护、校准、信号转换等操作的一部分或全部，其中所述的信号转换操作包括交直流信号的变换操作。在本实施例中，模数转换电路3由A/D器件构成，用于将接收的模拟信号转换为数
字信号。在本实施例中，为了便于高速、高带宽或高精度的信号测量，模数转换电路3也可以是由多片A/D器件连接构成。控制电路4用于捕获模数转换电路3输出的测量信号、并依据捕获到的测量信号， 生成显示数据，用于在显示屏6上进行显示。在本实施例中，控制电路4还可以用于将其所捕获的测量信号及所述的显示数据保存在存储器5中，用于查阅或数据处理。 在本实施例中，控制电路4还可以连接有用户输入部件，控制电路4还用于依据用户通过所述的输入部件输入的控制指令，使万用表1执行相应的操作。所述的用户输入部件可以是按键、鼠标、触摸屏或其他类型的输入设备。在本实施例中，控制单元4执行有一个测量控制步骤，用于使测量电路2执行定时测量任务，比如，使测量电路2每间隔50ms执行一个电压测量或温度测量，并使模数转换电路3执行数据转换任务，将测量电路2输出的模拟信号转换为数字信号后，保存在存储器5 中。在本实施例中，万用表1的显示屏6上具有两个显示单元，参见图3，一个是用于呈现趋势波形的趋势波形显示单元11，一个是用于显示实时波形的实时波形显示单元12。 两个显示单元11、12的横轴X和纵轴Y方向的像素均相同，且，两个显示单元11、12紧紧相连。在本实施例中，所述的显示屏6的横轴X和纵轴Y的像素为256*64，显示单元11、 12大小相同，其横轴X和纵轴Y的像素分别128祁4。作为又一举例说明，所述的显示屏6的横轴X和纵轴Y的像素也可以更大或更小。本实施例的显示屏6采用单色IXD材料，作为举例说明，显示屏6也可以选用具有灰度显示能力的单色LCD或彩色LCD，显示屏6也可以选用其他材料制作。在本实施例中，结合参见图2、3、4，控制单元4还执行一个波形显示控制步骤100。 该，波形显示控制步骤100用于捕获模数转换电路3输出的测量信号、并在显示屏6上以波形显示方式呈现该测量信号。在本实施例中，所述的测量控制步骤和波形显示控制步骤100为两个独立的控制线程，可以在控制单元4的控制下，分别独立运行。作为举例说明，对于测量速度不是很快的情况下，所述的测量控制步骤和波形显示控制步骤100也可以不采用独立线程的方式，比如每在测量控制步骤采集到一个测量数据后，就向波形显示控制步骤100传递该测量数据，波形显示控制步骤100每在显示完一个测量数据所对应的波形显示信号后，就等待测量控制步骤传递新的测量数据。在本实施例中，波形显示控制步骤100依次包括控制步骤实时数据接收步骤101 在本步骤中，控制单元4首先从所述的模数转换电路3接收一个新的测量信号，然后，将该测量信号转换为波形显示信号，最后，使显示单元12呈现所有已经获得的波形显示信号。执行完所述的实时数据接收步骤101后，执行判断步骤102。作为举例说明，在控制单元4执行实时数据接收步骤101，将测量信号转换为波形显示信号时，还可以包括执行如下的信号处理步骤1、一个计算波形显示信号的横坐标位置的步骤。参见图5，即、计算与所述的新的测量信号相对应的波形显示信号A的横坐标χ方向的像素位置的步骤，举例来讲，如果，在显示单元12上，存在一个旧的波形显示信号B，其横坐标χ方向的像素位置为M时，则，设定该新的测量信号所对应的波形显示信号A的横坐标χ方向的像素位置为M+1。如果，该新测量信号为第一个测量信号时，即在显示单元12上，没有旧的波形显示信号时，该新测量信号所对应的波形显示信号的像素位置就是横坐标X方向的第一个像素所在的位置S。2、一个计算波形显示信号的纵坐标位置的步骤。当对应该新测量信号，存在一个旧测量信号时，则还将该新测量信号与其他在先显示的测量信号的最大值和最小值进行比较，当所述的新测量信号落在所述的最大值和最小值范围内时，就依照所述的最小值对应显示单元12的纵坐标Y方向上的第一个像素，最大值对应显示单元12的纵坐标Y方向上的最大像素的对应关系，计算与该波形显示信号的纵坐标方向的像素位。当所述的新测量信号处在所述的最大值和最小值所限定的范围以外时，就利用所述的新测量信号修改所述的最大值和最小值，比如，当所述的新测量信号大于所述的最大值时，就使所述的最大值等于所述的新测量信号。又比如，当所述的新测量信号小于所述的最小值时，就使所述的最小值等于所述的新测量信号。然后，再利用所述的最小值对应显示单元12的纵坐标方向上的第一个像素，最大值对应显示单元12的纵坐标方向上的最大像素的对应关系，重新计算所有全部波形显示信号的像素位置，这里所述的所有全部波形显示信号包含该新测量信号所对应的显示信号和其他所有在先显示的波形显示信号。作为举例说明，结合参考图2、3、6，实时数据接收步骤101也可以包括如下的具体处理步骤，步骤201 控制单元4首先从所述的模数转换电路3接收一个新的测量信号。步骤202 依据测量信号的先后顺序，在显示单元12中，为所述测量信号相对应的波形显示信号设定横坐标位置。在本举例说明中，显示单元12的横坐标χ方向对应着测量信号的先后顺序，因此， 所述的显示单元12的横坐标χ轴又可以称为时间轴，计算每个测量信号所对应的波形显示信号的横坐标χ时，只要根据测量点的先后顺序进行编号就可以了。在本举例说明中，第一个测量信号所对应的波形显示信号从显示单元12的第一个像素开始画起的，然后顺序加1显示其他获取的测量信号所对应的波形显示信号。步骤203 根据所述的新的测量信号，累计计算测量信号的最大值MAX和最小值 MIN，S卩，对获得的全部测量信号进行统计运算，得到其中的最大值MAX和最小值MIN。步骤204:判断，判断当前的最大值MAX和最小值MIN较之以前是否发生变化？当累计测量信号的最大值MAX和最小值MIN没有发生变化时，下一步骤直接执行步骤206，当， 由于所述的新测量信号的原因，使所述的最大值MAX和最小值MIN发生变化时，则，先执行步骤205，再执行步骤206步骤205 构造STEP值根据累计测量信号的最大值MAX和最小值MIN、以及显示单元12的高度方向的最大像素数 HIGHT 计算一个 STEP 值。使 STEP = (MAX-MIN) /HIGHT。当测量信号为第一个测量信号时，可以预先设定一个最大值或最小值，比如当所述的第一个测量信号为正值时，可以将该测量信号设为最大值，零电压值设定为最小值。又比如测量信号为负值时，可以将该测量信号设为最小值，零电压值设定为最大值，从而计算出STEP值。步骤206 利用公式(MAX-VALUE) /STEP,计算所有测量信号的测量值VALUE所对应的波形显示信号的纵坐标值。在本实施例中，所采用的坐标系统的坐标0点是在显示单元12的左上方，可以利用公式(MAX-MAX)/STEP计算出测量信号的最大值MAX对应的纵坐标，其坐标=0，同样；也可以利用公式(MAX-MIN)/STEP求出最小值MIN所对应的纵坐标，该纵坐标=显示单元12
8的高度方向的最大像素数HIGHT。在本步骤中，当，所述的最大值和最小值没有发生变化时，则，直接利用公式 (MAX-VALUE)/STEP计算出所述的新的测量信号的测量值VALUE所对应的波形显示信号的纵坐标值。当所述的最大值和最小值发生变化，且显示单元12和显示单元11对应有其他波形显示信号时，则，要根据该公式(MAX-VALUE)/STEP重新计算所有波形显示信号的纵坐标值。作为又一举例说明，当采用不同的坐标系统时，在不违背本发明的精神的前提下， 也可以采用其他的公式计算出每个测量信号所对应的波形显示信号的纵坐标值。比如，坐标原点在左下方的情况，可以利用测量值的最小值MIX和测量信号的测量值VALUE的差值来计算所述的波形显示信号的纵坐标值。步骤207 将每个波形显示信号的坐标值，包括纵坐标值和横坐标值存入显示屏6 的缓冲存储器BUFFER中，用于在显示单元12呈现所述的新测量信号所对应的波形显示信号。在本实施例中，每次在显示单元12呈现所述的新测量信号所对应的波形显示信号时，还可以首先执行一个清屏操作，然后，再显示所述的所有全部波形显示信号。在本实施例中，每次在显示单元12呈现所述的新测量信号所对应的波形显示信号时，还用连线方式将离散的显示信号连接成波形曲线。所述的连线方式有多种，在本实施例中，是利用软件 ucGUI 中的默认函数 GUI_DrawLine(intxO，int y0, int xl, int yl)将离散的显示信号连接成波形曲线。判断步骤102 判断步骤102执行如下操作，结合参考图2、3、4 1、判断显示单元中12中的波形显示信号是否已经到达最后一列像素的位置T，即判断显示单元12是否已经画满实时波形曲线L。2、判断显示单元中11中的波形显示信号是否已经到达最后一列像素的位置K， 且，显示单元中12中的波形显示信号是否已经到达一个预定的像素位置D，S卩、判断显示单元11中是否已经画满趋势波形曲线E，且，显示单元12中的实时波形曲线L也已经到达预定的像素位置D。当不满足上述两个判断条件中的任意一个判断条件时，波形显示控制步骤100返回执行实时数据接收步骤101。否则，当，显示单元中12中的波形显示信号已经到达最后一列像素的位置T，即判断显示单元12已经画满波形曲线L时，则，认为满足实时波形显示数据的压缩条件，控制单元4 开始执行实时数据压缩步骤103。在实时数据压缩步骤103中，控制单元4利用一个动态压缩比，将显示单元12中的波形显示信号压缩为趋势波形显示信号，并将这些趋势波形显示信号显示在趋势波形显示单元11中。执行完所述的实时数据压缩步骤103后，波形显示控制步骤100返回执行实时数据接收步骤101。当显示单元中11中的波形显示信号已经到达最后一列像素的位置K，且，显示单元12中的波形显示信号已经到达一个预定的像素位置D，S卩，显示单元11中已经画满趋势
9波形曲线E，且，显示单元12中的实时波形曲线L也已经到达预定的像素位置D，则认为满足一个压缩波形显示数据的压缩条件，控制单元4开始执行压缩数据压缩步骤104。在压缩数据压缩步骤104中，控制单元4利用一个固定压缩比，对显示单元11中显示的趋势波形显示信号进行压缩，并用压缩后的趋势波形显示信号替换原有的趋势波形显示信号。同时，还依据所述的固定压缩比，对所述的动态压缩比进行调整，增加所述的动态压缩比。执行完所述的压缩数据压缩步骤104后，波形显示控制步骤100返回执行实时数据接收步骤101。在本实施例中，每次在显示单元11呈现所述的趋势波形显示信号时，还可以首先执行一个清屏操作，然后，再显示所述的所有全部趋势波形显示信号。在本实施例中，每次在显示单元11呈现所述的新测量信号所对应的波形显示信号时，还用连线方式将离散的显示信号连接成波形曲线。所述的连线方式有多种，在本实施例中，是利用软件ucGUI中的默认函数GUI DrawLine (intxO, int y0, int xl, int yl)将离散的显示信号连接成波形曲线。为了更好的理解本发明的实施例，下面结合图7a、7b-^!细致举例说明波形显示控制步骤100连续运行的情况参考图2、4、7a，在开始执行实时数据接收步骤101时，控制单元4会不断地从模数转换电路3接收新的测量信号，并将接收到的测量信号转换为波形显示信号，用实时波形曲线Ll呈现在显示单元12中。当显示单元12已经画满实时波形曲线Ll时，即，实时波形曲线Ll到达显示单元 12的最后一列像素的位置T时，控制单元4会依据判断步骤102的判断结果，执行实时数据压缩步骤103。在实时数据压缩步骤103中，控制单元4利用所述的动态压缩比，将显示单元12 中的实时波形曲线Ll所对应的波形显示信号压缩为趋势波形显示信号，用趋势波形曲线 El将所述的趋势波形显示信号呈现在趋势波形显示单元11中。由于在本实施例中，这个动态压缩比的初始值被设定为2 1，因此，在初次将显示单元12中的实时波形曲线Ll压缩显示为显示单元11中趋势波形曲线El时，趋势波形曲线El的长度是实时波形曲线Ll的长度的1/2。参考图2、4、7b，在执行完上述的实时数据压缩步骤103后，波形显示控制步骤100 将返回执行实时数据接收步骤101。控制单元4会继续不断地从模数转换电路3接收新的测量信号，并将接收到的测量信号转换为波形显示信号，用实时波形曲线L2呈现在显示单元12中。当显示单元12再次画满实时波形曲线L2时，即，实时波形曲线L2再次到达显示单元12的最后一列像素的位置T时，控制单元4会再次依据判断步骤102的判断结果，执行实时数据压缩步骤103。在实时数据压缩步骤103中，控制单元4利用上述的动态压缩比，将显示单元12 中的实时波形曲线L2所对应的波形显示信号压缩为趋势波形显示信号，用趋势波形曲线 E2将所述的趋势波形显示信号呈现在趋势波形显示单元11中。由于在本实施例中，这时的动态压缩比为2 1，因此，将显示单元12中的实时波形曲线L2压缩显示为显示单元11中趋势波形曲线E2时，趋势波形曲线E2的长度是实时波形曲线L2的长度的1/2。显示单元11中波形是由趋势波形曲线El和趋势波形曲线E2依序连接组成，且， 由趋势波形曲线El和趋势波形曲线E2组成的波形已经充满显示单元11，即，显示单元中 11中的趋势波形曲线El和趋势波形曲线E2组成的波形已经到达显示单元11的最后一列像素的位置K。参考图2、4、7c，在执行完上述的实时数据压缩步骤103后，波形显示控制步骤100 将再次返回执行实时数据接收步骤101。控制单元4会继续不断地从模数转换电路3接收新的测量信号，并将接收到的测量信号转换为波形显示信号，用实时波形曲线L3呈现在显示单元12中。当显示单元12中的波形显示信号到达预定的像素位置D，S卩、显示单元11中画满了由趋势波形曲线El和趋势波形曲线E2构成的波形，且，实时波形曲线L3到达像素位置 D时，控制单元4会依据判断步骤102的判断结果，执行压缩数据压缩步骤104。在压缩数据压缩步骤104中，控制单元4利用一个固定压缩比，对显示单元11中显示的趋势波形显示信号进行压缩，使显示单元11中的由趋势波形曲线El和趋势波形曲线E2构成的波形被压缩显示为趋势波形曲线E3。由于，在本实施例中，固定压缩比选为2 1，因此，压缩后形成的趋势波形曲线E3 的长度为压缩前的波形长度的一半。在压缩数据压缩步骤104中，控制单元4还将当前的动态压缩比加倍，形成新的动态压缩比。即，使所述的动态压缩比由初始值2 1，调整为4 1。参考图2、4、7d，在执行完上述的压缩数据压缩步骤104后，波形显示控制步骤100 将返回执行实时数据接收步骤101。控制单元4会继续不断地从模数转换电路3接收新的测量信号，并将接收到的测量信号转换为波形显示信号，继续用实时波形曲线L3将所述的波形显示信号呈现在显示单元12中。当显示单元12再次画满实时波形曲线L3时，即，实时波形曲线L3到达显示单元 12的最后一列像素的位置T时，控制单元4会再次依据判断步骤102的判断结果，执行实时数据压缩步骤103。在实时数据压缩步骤103中，控制单元4利用已经调整过的动态压缩比，将显示单元12中的实时波形曲线L3所对应的波形显示信号压缩为趋势波形显示信号，用趋势波形曲线E4将所述的趋势波形显示信号呈现在趋势波形显示单元11中。由于在本实施例中，这个动态压缩比已经被调整为4 1，因此，控制单元4将显示单元12中的实时波形曲线L3压缩显示为显示单元11中趋势波形曲线E4时，趋势波形曲线E4的长度是实时波形曲线L3的长度的1/4。此时，显示单元11中的波形是由趋势波形曲线E3和趋势波形曲线E4依序连接组成。参考图2、4、7e，在执行完实时数据压缩步骤103后，波形显示控制步骤100将再次返回执行实时数据接收步骤101。控制单元4会继续不断地从模数转换电路3接收新的测量信号，并将接收到的测量信号转换为波形显示信号，用实时波形曲线L4呈现在显示单元 12中。当显示单元12再次画满实时波形曲线L4时，即，实时波形曲线L4到达显示单元12的最后一列像素的位置T时，控制单元4会再次依据判断步骤102的判断结果，执行实时数据压缩步骤103。在实时数据压缩步骤103中，控制单元4利用上述的调整后的动态压缩比，将显示单元12中的实时波形曲线L4所对应的波形显示信号压缩为趋势波形显示信号，用趋势波形曲线E5将其呈现在趋势波形显示单元11中。由于在本实施例中，这个动态压缩比已经被调整为4 1，因此，控制单元4将显示单元12中的实时波形曲线L4压缩显示为显示单元11中趋势波形曲线E5时，趋势波形曲线E5的长度是实时波形曲线L4的长度的1/4。此时，显示单元11中的波形是由趋势波形曲线E3、趋势波形曲线E4和趋势波形曲线E5依序连接组成。且，由趋势波形曲线E3、趋势波形曲线E4和趋势波形曲线E5依序连接组成的波形已经充满显示单元11，S卩，显示单元中 11中的由趋势波形曲线E3、趋势波形曲线E4和趋势波形曲线E5依序连接组成的波形已经到达显示单元11的最后一列像素的位置K。参考图2、4、7f，在执行完上述实时数据压缩步骤103后，波形显示控制步骤100将再次返回执行实时数据接收步骤101。控制单元4会继续不断地从模数转换电路3接收新的测量信号，并将接收到的测量信号转换为波形显示信号，用实时波形曲线L5呈现在显示单元12中。当显示单元12中的波形显示信号到达预定的像素位置D，S卩、显示单元11中画满了由趋势波形曲线E3、趋势波形曲线E4和趋势波形曲线E5依序连接组成的波形，且，实时波形曲线L5到达像素位置D时，控制单元4会依据判断步骤102的判断结果，执行压缩数据压缩步骤104。在压缩数据压缩步骤104中，控制单元4利用本实施例所述的固定压缩比，对显示单元11中显示的趋势波形显示信号进行压缩，使显示单元11中的由趋势波形曲线E3、趋势波形曲线E4和趋势波形曲线E5依序连接组成的波形被压缩显示为趋势波形曲线E6。由于，在本实施例中，固定压缩比选为2 1，因此，压缩后形成的趋势波形曲线E6 的长度为压缩前的波形长度的一半。在压缩数据压缩步骤104中，控制单元4再次将当前的动态压缩比与所述的固定压缩比加倍，形成新的动态压缩比。即，使所述的动态压缩比由当前的4 1调整为8 1。参考图2、4、7g，在执行完所述的压缩数据压缩步骤104后，波形显示控制步骤100 将返回执行实时数据接收步骤101。控制单元4会继续不断地从模数转换电路3接收新的测量信号，并将接收到的测量信号转换为波形显示信号，继续用实时波形曲线L5将其呈现在显示单元12中。当显示单元12再次画满实时波形曲线L5时，即，实时波形曲线L5到达显示单元 12的最后一列像素的位置T时，控制单元4会再次依据判断步骤102的判断结果，执行实时数据压缩步骤103。在实时数据压缩步骤103中，控制单元4利用已经调整过的动态压缩比，将显示单元12中的实时波形曲线L5所对应的波形显示信号压缩为趋势波形显示信号，用趋势波形曲线E7将其呈现在趋势波形显示单元11中。由于在本实施例中，这个动态压缩比已经被调整为8 1，因此，控制单元4将显示单元12中的实时波形曲线L5压缩显示为显示单元11中趋势波形曲线E7时，趋势波形曲线E7的长度是实时波形曲线L5的长度的1/8。此时，显示单元11中的波形是由趋势波形曲线E6和趋势波形曲线E7依序连接组成。参考图2、4、几，在执行完实时数据压缩步骤103后，波形显示控制步骤100将再次返回执行实时数据接收步骤101。控制单元4会继续不断地从模数转换电路3接收新的测量信号，并将接收到的测量信号转换为波形显示信号，用实时波形曲线L6呈现在显示单元 12中。当显示单元12再次画满实时波形曲线L6时，即，实时波形曲线L6到达显示单元 12的最后一列像素的位置T时，控制单元4会再次依据判断步骤102的判断结果，执行实时数据压缩步骤103。在实时数据压缩步骤103中，控制单元4利用上述的调整后的动态压缩比，将显示单元12中的实时波形曲线L6所对应的波形显示信号压缩为趋势波形显示信号，用趋势波形曲线E8将其呈现在趋势波形显示单元11中。由于在本实施例中，这个动态压缩比已经被调整为8 1，因此，控制单元4将显示单元12中的实时波形曲线L6压缩显示为显示单元11中趋势波形曲线E8时，趋势波形曲线E8的长度是实时波形曲线L6的长度的1/8。此时，显示单元11中的波形是由趋势波形曲线E6、趋势波形曲线E7和趋势波形曲线E8依序连接组成。上面的举例说明，仅仅用举例说明的方法，介绍了运行波形显示控制步骤100的最初的几个步骤。在本发明所述的实施例中，所述的控制单元4可以连续的长时间运行所述的显示控制步骤100，万用表1不仅可以通过显示单元12，用波形显示的方式实时的显示其捕获到的测量信号，使用户及时的了解测量信号的幅度变化情况，而且还可以通过显示单元11，用波形显示方式显示其以前捕获到的测量数据的情况，特别是可以显示出其以前捕获到的测量数据的变化过程。在本实施例中，在将显示单元12中的实时波形曲线压缩显示为趋势波形曲线后。 还对显示单元12进行清屏操作，以便再次执行实时数据接收步骤101时，可以在显示单元 12中重新显示新捕获到的测量数据的波形显示信号。在本实施例中，所述的像素位置D是显示单元12的横坐标轴χ方向的第10个像素的位置，结合参考图3，对于不同的应用，也可以选其他的像素位置，比如选择显示单元12 的横坐标轴χ方向的第25个像素的位置作为像素位置D，当然，根据需要，将像素位置D选为显示单元12的横坐标轴χ方向的第1个像素，甚至0像素位置也是可以的。根据本发明的精神，本实施例中所述的动态压缩比也可以选取其他数值，比如，动态压缩比的初始值选取为4 1。根据本发明的精神，本实施例中所述的固定压缩比也可以选取其他数值，比如，可以将固定压缩比选取为4 1。但，需要说明的是当固定压缩比选取为4 1时，每次在步骤104中改变所述的动态压缩比时，就要依据所述的固定压缩比，将所述的动态压缩比加大4倍。以便在显示单元11中显示的所有内容均具有相同的压缩比。在本实施例中，无论是在实时数据压缩步骤103中利用动态压缩比将实时波形曲线压缩显示为趋势波形曲线，还是在压缩数据压缩步骤104中利用固定压缩比压缩显示原有的趋势波形曲线，其数据压缩的方法可以是多种多样的，比如可以采用随机抽选方法、最大值抽选方法、最小值抽选方法、平均值抽选方法等实现数据压缩。为了更多的保留原有数据的特征，也可以同时并用上述的压缩显示方法，比如同时显示最大值和最小值两组数据的方法等。在本实施例中，控制电路4是由DSP构成，DSP在软件控制下，执行所述的测量控制步骤和波形显示控制步骤100。作为举例说明，对于不同的应用，控制电路4也可以是有DSP和可编程器件混合构成，如利用DSP实现数字万用表1的总控制和通信控制等，而利用可编程器件完成测量设备的测量控制、数据存取控制、显示控制等。在这种情况下，所述的测量控制步骤或波形显示控制步骤100可以由可编程器件，通过逻辑电路来实现。作为举例说明，数字万用表1的控制电路4可以由1个DSP和1个可编程器件构成，在面对大显示屏、特殊显示效果、特殊输入输出效果、较高测量速度、测量精度或其他更高性能的情况时，控制电路4也可以由多片DSP和可编程器件构成。在上述的举例说明中，所述的可编程器件是由FPGA构成，在不同的应用环境下， 也可以选用CPLD器件。作为又一举例说明，控制电路4也可以是由DSP和其他控制电路组成，如由一个 DSP和一个ASIC定制电路连接构成，或有两个DSP器件构成。本实施例所述的万用表1，具有如下的特点1)当万用表1长时间执行大量的测量任务，使得所述的动态压缩比较高，显示单元11显示的趋势波形变化很慢的时候，用户仍可以通过观察显示单元12中的实时波形了解当前捕获的信号的波形状态，而不会出现“盲区”；2)由于没有极限压缩率的限制，本实施例所述的万用表1在长时间的执行大量的测量任务时，可以利用其显示单元11显示的趋势波形曲线，从整体上反映测量数据的幅值变化范围；3)本实施例所述的万用表1沿着X轴同时显示趋势波形和实时波形，不仅使用户在同一时间可以观察到更多有用的信息，直接掌握当前的测量值，而且有益于用户将当前测量数据与历史数据相比较，有利于用户了解当前测量值相对于过去的测量值的变化趋势，有利于用户对未来的测量结果进行预测。
1权利要求
1.一种用波形显示测量结果的数字万用表， 具有测量单元、显示单元和控制单元，所述的测量单元用于产生测量数据，所述的控制单元用于依据所述的测量数据，产生一个实时波形显示数据和一个趋势波形显示数据，所述的显示单元包括一个用于以波形方式显示趋势波形显示数据的趋势波形显示单元和一个用于以波形方式显示实时波形显示数据的实时波形显示单元，所述的趋势波形显示单元和实时波形显示单元横向设置并紧邻， 其特征在于所述的控制单元还用于判断是否满足一个实时波形显示数据的压缩条件，在满足所述的实时波形显示数据的压缩条件时，利用一个动态压缩比，将所述的实时波形显示数据转换为所述的趋势波形显示数据的一部分；所述的控制单元还用于判断是否满足一个趋势波形显示数据的压缩条件，在满足所述的趋势波形显示数据的压缩条件时，利用一个固定压缩比，压缩所述的趋势波形显示数据并增加所述的动态压缩比。
2.根据权利要求1所述的数字万用表，其特征在于所述的实时波形显示数据的压缩条件是所述的实时波形显示数据的数据量达到一个第一预定值；所述的趋势波形显示数据的压缩条件是所述的实时波形显示数据的数据量达到一个第二预定值，且所述的趋势波形显示数据的数据量达到一个第三预定值时。
3.根据权利要求2所述的数字万用表，其特征在于 所述的第二预定值为大于1，且小于所述的第一预定值。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于 所述的固定压缩比为2比1。
5.根据权利要求1、2或3所述的数字万用表，其特征在于 所述的动态压缩比的初始数值为2比1。
6.根据权利要求4所述的数字万用表，其特征在于 所述的动态压缩比的初始数值为2比1。
7.根据权利要求1、2、3或6所述的数字万用表，其特征在于所述的控制单元还用于计算所述的测量数据的幅值范围，当一个新的测量数据的幅值超过原有的幅值范围时，所述的控制单元依据所述的新的测量数据重新确定一个新的幅值范围，并对应该新的幅值范围刷新所述的实时波形显示数据和趋势波形显示数据。
8.根据权利要求4所述的数字万用表，其特征在于所述的控制单元还用于计算所述的测量数据的幅值范围，当一个新的测量数据的幅值超过原有的幅值范围时，所述的控制单元依据所述的新的测量数据重新确定一个新的幅值范围，并对应该新的幅值范围刷新所述的实时波形显示数据和趋势波形显示数据。
9.根据权利要求5所述的数字万用表，其特征在于所述的控制单元还用于计算所述的测量数据的幅值范围，当一个新的测量数据的幅值超过原有的幅值范围时，所述的控制单元依据所述的新的测量数据重新确定一个新的幅值范围，并对应该新的幅值范围刷新所述的实时波形显示数据和趋势波形显示数据。
全文摘要
一种用波形显示测量结果的数字万用表，具有测量单元、显示单元和控制单元，其中，所述显示单元包括横向设置并紧邻的趋势波形显示单元(11)和实时波形显示单元(12)，在满足所述实时波形显示数据的压缩条件时，利用一个动态压缩比，将所述实时波形显示数据转换为所述的趋势波形显示数据的一部分；在满足所述趋势波形显示数据的压缩条件时，利用一个固定压缩比，压缩所述的趋势波形显示数据，增加所述的动态压缩比。本发明所述的数字万用表，可以长时间执行大量的测量任务，不仅可以利用实时波形曲线(L)实时显示当前测量信号的波形，不会出现“盲区”，且，可以通过趋势波形曲线(E)让用户了解当前测量信号的变化趋势，对未来的测量结果进行预测。
文档编号G01R13/00GK102466745SQ20101053470
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者李维森, 王悦, 王铁军 申请人:北京普源精电科技有限公司