专利名称：智能综合测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种具有多种测试功能的综合测试仪，属于电子测量仪器的技术领域。
目前各种测量仪器的种类繁多，但大多数是功能单一的专业性测试仪器，在检修或测量其它设备时，往往需要许多台各种测试仪器，才能对设备的性能和技术指标作出较全面的分析。这对一般的单位来讲，无疑是个很大的经济负担，因为购买一整套仪器设备，需花费大量的资金，况且有的仪器设备又不是常用仪器，利用率不高，但不买又解决不了测试问题。此外，使用这一整套测量用的仪器设备，占用的场地比较大，使用起来不方便。还由于使用的设备多，携带不便，不利于现场测试以及调试其它仪器设备。
本实用新型的发明目的就是针对以上存在的问题设计制造了一种智能综合测试仪，它具有体积小，功能多，价格低，智能化、数字化的特点，能一机多用，便于携带。
本实用新型的智能综合测试仪主要由中心控制部分、功能测试部分，以及显示部分所组成，根据其各部分的功能，将该仪器的功能框图分为如下几个方面。即键盘(1)、中央控制器CPU(2)、程序存贮器(3)、随机存贮器(4)、显示器(5)、定时脉冲发生器(6)、选择器(7)、多功能输入、输出口(8)、模数转换器A／D(9)、数模转换器D／A(10)、控制器(11)、频率通道(12)、分频器(13)、打印机(14)、电压换档(15)、模拟多功能口(16)、输出通道(17)、函数发生器(18)、函数发生器换档(19)、晶体管测量(20)，在线电阻测试(21)，测试换档(22)。该仪器的核心是中央控制器CPU(2)，它是一块以MCS－51系列单片机8031为中央处理单元，硬件、软件互为独立，又互为交叉，即做到硬软件资源共享。
本实用新型中的键盘(1)由32个轻触式按键组成，扫描式键盘电路采用中断方式，键盘合成功能键14个，特殊功能键2个，数字键16个。中央控制器CPU(2)，该部分由集成电路“TP8031”单片微处理器担任，在该电路中，除了含有“CPU”外，还有电子计时器、频率计、计数器。
微处理单片机8031内部有2个16位定时计数器T0和T1，计时器软件设T1为定时器方式，方式控制。方式，控制字TMOD＝10H，中断优先控制字IP＝08H，时间常数低8位TL1＝B7H，高8位TLH＝3CH，多次中断间隔为0.1秒，软件诊断后，决定是加计数，还是减计数，即顺计时或倒计时，同时查询A、B、C、D、E、F6个寄存器有无报警，报警时显示器停止显示，报警后恢复时间显示。
计时器1／10秒进位为10进制，秒位向分位进位为60进制、分位向小时进位为60进制，小时最大计数为12进制，其中T0作为定时器使用，T1作为计数器使用，被测频率通过测试通道经74LS390分频后进入T1计数器计数，T0每隔0.1秒中断一次，10次后CPU以分频器和计数器，T1取出计数值加以显示，由于是每秒钟取一次数据，故分辨率为1HZ。
计数器原理同频率计，只是不受时间闸门控制。
键盘的横向4条线分别与中央控制器CPU(2)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3端相连，其纵向的八条线分别与集成电路“1JC8”的B0～B7口相接。程序存贮器(3)主要由集成电路“1JC5、1JC6”担任，随机存贮器(4)由集成电路“1JC7”担任，其三个存贮器相对应的端口相并联，并分别与中央控制器CPU(2)及模拟转换器A／D(9)、数模转换器D／A(10)和控制器(11)以及多功能输入、输出口(8)相连接。其中模数转换器A／D(9)为集成电路“1JC11”和“1JC21”，数模转换器D／A(10)为集成电路“1JC12”和“1JC23”，控制器(11)由集成电路“1JC13～16”组成，多功能输入、输出口(8)由“1JC10”组成。显示器(5)，采用7位LED发光数码管静态显示，由CPU发出串行数据至74LS164串行移位寄存器接收采用软件译码方式。每一个LED发光数码管对应一个驱动集成电路“74LS／64”，该部分的输入端与中央控制器CPU(2)的P3.5及P3.4相连接。
定时脉冲发生器(6)以集成电路“1JC29”为主所组成，同时“1JC29”又作为输出通道(17)，当开关K3、K3－2、K3－3、K3－4的位置时，作为函数发生器(18)的输出通道，当开关(3)位于K3－1时，就作为定时脉冲发生器，此时，其信号输入端与中央控制器CPU(2)的P1.7端相连，输出端接在推动晶体管BG23的基极上，其信号由BG23的发射极输出。选择器(7)为集成电路“1JC9”，多功能输入输出口(8)为集成电路“1JC10”，其“10、11”端分别与选择器(7)的“14”和“2”端相连，其A0～A7分别与分频器(13)中“1JC17”的“3、5、6、7、13、11、10、9”端相连，其B0～B5口分别与电压换档(15)中“1JC18”的“1～6”端相连，其D0～D7端分别与中央控制器CPU(2)的D0～D7相连。电压换档(15)由“1JC18”和继电器JJ～J6所组成，其J1～J6分别与“1JC18”的脚“11～18”相连。
频率通道(12)由分立元件组成，其输出端由晶体管1BG29的集电极输出，通过一只反相器与分频器(13)的“1”端相连。模拟多功能口(16)集成电路“1JC25、1JC26、1JC27”所组成，该三只集成电路的“11、10、9、3、6、7”分别对应地连接在一起，并与测试换档(22)中的“1JC24”的“11、10、9、3、6、7”端相连。函数发生器(18)由集成电路“1JC28”组成，函数发生器换档(18)由集成电路“1JC32”构成。“1JC32”“12～15”及“1、2、4、5”端与－12V电源之间分别接有一只小电容，其“3”端与“1JC28”的“10”端相连。
晶体管测量(20)由集成电路“1JC23”及晶体管1BG36、1BG37、1BG38所组成，被测晶体管的发射极与晶体管1BG38的发射极相连，并接到－12V的电源上，被测晶体管的集电极接＋12V电源，其基极接在1BG38的集电极上。
智能综合测试仪的工作原理如下它由中央处理单元(CPU)MCS－51单片机8031为核心，32K的只读程序存贮器， (EPROM)机存贮器(RAM)和一个七位LED八段数码显示器以及一个32键的键盘组组成控制系统。以及一路3 1/2 位双积分型A／D变换器一路8位D／A变换器，一路10分频计数器、一路压控函数发生器、一个多功能测试口，一个由运算放大器组成的在线电阻测试系统和一个随机四针打印机组成测试打印系统。它有三条总线数据总线DB，地址总线AB，控制总线CD，所有测控系统均挂在这三条总线上。
整机通电后，CPU时钟电路发生时钟信号，同时内部各特殊功能寄存器复位，程序指 为0000H，同时以EDROM的0000H单元开始取指令，分析指令，执行指令，随即对仪器有关单元进行初始化操作；设堆栈指针为30H，设频率 中断服务程序入口地址为……H。时钟中断服务程序入口地址为……H，以及键盘中断服务程序入口地址为……H，以及对键盘电路初始化，开放键盘，设定函数发生器为最低工作频率，关闭多功能测试上所有电子开关，而后发出通电正常标志，仪器显示EEP03，同时发出声响，后进入CPU自检以及外部数据存贮器的检查，自检合格后，仪器显示P－Good并等待键盘命令。
按电压表键后，CPU跳入电压表管理程序，首先检查3 1/2 位双积分型A／D变换器周期信号，一旦检测到该信号，随即等待并取千位信号，判定仪器是否超欠量程，若超欠量程；则通过改变8255－BⅡ的输出控制字改变继电器接点进行升档或降档，使输入A／D变换的电压在0～1.999之内，而后再分别获取百位、十位和个位数据信号，并送至显示器进行显示。双积分A／D变换器的工作原理是，在一个固定的时间T1内，被测电压VX通过电阻R向电容器C进行第一次积分，即(充电)此时当充电时间一定时、积分电容两端电压VC正比于被测电压的大小(VC∝VX)，通过内部开关控制被测端接入基准电压V1由于电阻R与电容C未变，即关系到充放电速率的时间常数(R×C＝个)不变，所以第二次反向积分时的速率是一定的，而反向积分(即放电)时间(T2)正比于积分电容上的电压大小(T2∝VC)，此时对T2时间计数即得到被测电压的数值。其数学模型如下VC＝ (V)/(Rc) ∫idt＝ 1/(C) ∫ (V)/(R) dt键盘电路仪器开机初始化，由164既1JC8控制的8根列线全部输出“0”即开放键盘，键盘的4根行线分别接入CPU，P1口的P1.0～P1.3，同时4个线被上偏电阻拉成高电平，一旦存在一键按下与4个行线相连的与门电路出现“0”即向CPU提出中断申请，CPU响应后，测试行线判定是那一行申请的中断，并记下行值，而后再查列线是那一列有键按下，此时查到的行值加上列值即是键值，并带回到调用程序，供分析键值是数据？这是命令，并作出相应动作。
显示电路本仪器采用静态显示方案，仪器把需要显示的数据送入显示缓冲区68H～6EH，显示程序，从显示缓冲区取出数据通过软件译码，译成字型码并送至164的数据输入端，间时由CPU控制产生移位脉冲，把字型码送至LED显示器。
按下频率键后，程序跳入频率计管理程序，首先对CPU内部的一个16位计数器清零，再对双10分频的分频器390清零，尔后设定定时计数器1为时钟闸门控制，时间常数设定0.1秒，溢出中断定时计数器2为频率计数器，当打开时间闸门后，定时器开始计时，计数器同时计频，时间闸门到后，即关闭分频器的输入端，通过I／o接口8255的A口取分频器的数据为低2位再取定时计数器2的数据经过二进制对10进制变换为高五位，两者合成后即为频率计所记录的频率。周而复始从而可以不断地测出频率。
按下函数发生器键后，即进入函数发生器管理程序，并以显示缓冲区取操作者键入所需频率数经计算后定档，即通过电子开关051把选中的电容器接入8038，压控振荡器，同时由CPU控制的8位D／A数模转换器0832产生控制电压，频率控制采用二分法逐次逼近，方法是，首先向D／A送中间数80H，后测压控振荡器发出的频率，若大于式小于所需频率则改变，送入D／A的数据，即原送入数80H加减上次送入数的一半40H(上次送入数80H÷2＝40H)这样，不管什么数最多也只需七次即可选中所需频率。
按下在线电阻测试程序排入在线电阻测试、管理程序，在被测电阻在线条件下，要准确地测出阻值就必须消除其它阻值的分流影响，这里采用电隔离分流技术，其基本原理是不管实际电路多么复杂，通常总可把被测电阻RX两端的分流元件等效地看成与它并联的两个互相串联的电阻R1、R2即看成如下图所示三角网络。
测量时设法让R1或R2两端电位相等，也就是说使R1或R2两端压降为另，这样R1或R2中因没有电流流过了如同断路一样，从而为在线测试排除了故障。
采用本实用新型的智能综合测试仪，其优点为1、具有正计时、反计时及定时报警的功能。
2、有任意设定数的定数脉冲发生功能。
3、可作频率计和计数器使用。
4、具有自动换档的电压、电流测试功能。
5、能够测试PNP型和NPN型晶体三极管及二极管。
6、具有数据记录与打印的功能，可打印ASIC码与数字，并具有5×7点和12×11点阵两种。
7、能自动分档对电阻进行在线和离线测试。
8、函数发生器具有方波、三角波、正弦波的波形输出。
因此，本实用新型的智能综合测试仪具有非常广的用途，可一机多用，对使用者来说，可以节省大量的费用。此外，该仪器体积小、成本低、便于携带。
图1是本实用新型的电路框图。
图2是本实用新型中选择器(7)、多功能输入输出口(8)、分频器(13)、电压换档(15)的电路原理图。
图3是本实用新型中定时脉冲发生器(6)、输出通道(17)、函数发生器(18)，函数发生器换档(19)的电路原理图。
图4是显示器(5)的电路原理图。
图5是中央控制器CPU(2)的电路原理图。
图6是键盘(1)的电路原理图。
本实用新型的实施方案如下键盘(1)采用32个键的键盘，中央控制器CPU(2)采用MCS－51系列的TDB8031集成电路。程序存贮器(3)由2片“27128”组成32KB的监控管理程序，其外部数据存贮(即随机存贮器(4)由1片静态存贮器“6116”组成。显示器(5)采用7位LED发光数码器，其对应的驱动电路为“74LS164”。定时脉冲发生器(6)及输出通道(17)由集成电路“318”担任，选择器(7)由集成电路“253”担任。多功能转入输出口(8)为集成电路“8255”，模数转换器A／D(9)及数模转换器D／A(10)分别为“244”和“14433”及“0832”。控制器(11)由4片型呈为“373”的集成电路组成，分频器(13)由型号为“390”的集成电路担任，打印机(14)采用有ASCⅡ码和汉字打印功能的，字形有5×7点阵和11×12点阵两种，机头的型号为MODEL－150Ⅱ型4针式打印头。电压换档(15)所用的集成电路型号为“1413”，模拟多功能口(16)采用三片型号为“4051”的集成电路，函数发生器(18)和函数发生器换档(19)所用集成电路的型号分别为“8038”和“4015”。此外，电源部分共有4种电压输出，其输出电压分别为＋5V、＋12V、－12V和另一组＋5V。
根据以上所述，便可组成本实用新型的智能综合测试仪。
权利要求1.一种用于电子仪器设备测量的综合测试仪，由电源部分、信号发生部分、信号处理部分，以及显示输出部分所组成，其特征在于该智能综合测试仪包括键盘(1)、中央控制器CPU(2)、程序存贮器(3)、随机存贮器(4)、显示器(5)、定时脉冲发生器(6)、选择器(7)、多功能输入输出口(8)、模数转换器A/D(9)、数模转换器D/A(10)、控制器(11)、频率通道(12)、分频器(13)、打印机(14)、电压换档(15)、模拟多功能口(16)、输出通道(17)、函数发生器(18)、函数发生器换档(19)、晶体管测量(20)、在线电阻测试(21)、测试换档(22)，其中电压换档(15)的集成电路“1JC18”的脚“1～6”端分别与多功能输入、输出口(8)的“1JC10”脚“18～23”端相接，“1JC18”的脚“11-16”端分别与继电器J1～J1相接；函数发生器(18)中“1JC28”的脚“10”与函数发生器换档(18)中“1JC32”的脚“3”相连，“1JC32”中的脚“12-15”及脚“1、2、4、5”分别接有一只小电容，其小电容的另头接-12V电源；多功能输入、输出口(8)即“1JC10”的A0～A7口分别与分频器(13)即“1JC17”的“3、5、6、7、9、10、11、13”端相连接；定时脉冲发生器(6)由集成电路“1JC29”为主所组成，其输出端接在晶体管BG23的基极；显示器(5)由7位LED发光数码管加上其驱动电路“74LS164”所组成，其输入端与中央控制器CPU(2)中的P3.1、P3.4所连接。
2.根据权利要求1所述的智能综合测试仪，其特征在于所述的定时脉冲发生器(6)和输出通道(17)采用同一个集成电路“1JC29”，用作定时脉冲发生器时，开关K3位于K3－1的位置，用于输出通道功能时，开关K3位于K3－2、K3－3、K3－4的位置。
专利摘要智能综合测试仪是一种测量功能的智能化、综合化的测试仪器，它主要由键盘、中央控制器、程序存贮器、显示器、多功能输入、输出口，模数和数模转换器、函数发生器、打印机、模拟多功能口以及频率通道、输出通道、晶体管测试在线电阻测试等所组成，该仪器体积小、重量轻、造价低，测试功能多，便于携带，能广泛适用于各种测试场合。
文档编号G01D21/02GK2060222SQ89219319
公开日1990年8月8日 申请日期1989年11月30日 优先权日1989年11月30日
发明者屠锡瑜, 韩益利, 郭旭欣 申请人:南京军区司令部防化技术研究所, 煤炭科学研究总院南京研究所