专利名称：基于tft屏显的触摸式多功能频率计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试装置，特别涉及一种基于TFT屏显的触摸式多功能频率计。
背景技术：
目前市场上流行的频率计/计数器表头采用数码管作显示器件，只能用来显示所测信号的频率值或当前的计数值，且频率计和计数器切换使用时需要硬件电路的改动，工作时需要外部提供电源，使用不便，功能单一。
发明内容本实用新型是针对现在市场上频率计的问题，提出了一种基于TFT屏显的触摸式多功能频率计，采用电池供电，TFT做显示器件，携带方便，不仅能显示实时频率值，还可以绘制频率值的变化曲线。本实用新型的技术方案为一种基于TFT屏显的触摸式多功能频率计，包括电源单元、信号处理单元、TFT显示单元、触摸屏输入单元、PC机通迅单元、SD卡存储单元和微处理器，待测信号通过信号处理单元进行信号处理后送入微处理器进行测量计算，微处理器驱动TFT显示单元显示测试结果，同时将测试结果保存到SD卡存储单元，触摸屏输入单元将控制指令送入微处理器，微处理器通过PC通迅单元与外进行通讯，电源单元为各个单元 {共 ο所述信号处理电路将待测的三角波信号或正弦信号整形成方波信号，送入微处理器，信号处理电路可选用CPLD、高速微处理器或者施密特触发器。所述SD卡存储单元由SD卡、SD卡卡座、上拉电阻组成，微处理器通过串行外设接口 SPI将测量数据和测量时对应的时间一起以文本文件格式寸入SD卡。所述PC机通迅单元包括USB通迅和RS232通迅两个部分。本实用新型的有益效果在于本实用新型基于TFT屏显的触摸式多功能频率计， 具有携带方便、功能强大的特点，不仅能显示实时频率值，还可以绘制频率值的变化曲线； 有人机交互操作界面，不仅可测量方波信号的频率值，还可测量三角波、正弦波信号的频率值；可通过USB接口或RS232接口与PC机通迅，方便实现对待测信号频率值大小的监控；可将测量所得的数据和相对应的时间以文本文件格式保存到SD卡中，便于进一步对所测信号频率的稳定性进行分析。
图1为本实用新型基于TFT屏显的触摸式多功能频率计结构框图；图2为本实用新型基于TFT屏显的触摸式多功能频率计中电源单元供电示意图；图3为本实用新型基于TFT屏显的触摸式多功能频率计中信号处理单元硬件连接图；[0012]图4为本实用新型基于TFT屏显的触摸式多功能频率计中TFT显示界面图；图5为本实用新型基于TFT屏显的触摸式多功能频率计中PC机通迅单元硬件连接图；图6为本实用新型基于TFT屏显的触摸式多功能频率计中MCU与SD卡硬件连接图；图7为本实用新型基于TFT屏显的触摸式多功能频率计中微处理器程序流程图。
具体实施方式
如图1所示为模块组成框图。该频率计包括电源单元3、信号处理单元2、TFT显示单元4、触摸屏输入单元5、PC机通迅单元6、SD卡存储单元8和微处理器7七个部分组成。电源单元3用于向整个模块提供电源；信号处理单元2包含有6个信号输入通道，每个通道可以单独工作，互不影响；微处理器7用于测量计算输入信号1的频率，并驱动TFT显示单元4显示频率值，可通过PC通迅单元6与PC机7进行通迅，可将信号的频率值以文本文件格式保存到SD卡8中，可根据触摸屏信号的输入单元5执行相应的功能；TFT显示单元4在微处理器7的控制下进行显示；触摸屏单元5用于人机交互界面中信号输入；PC通迅单元6用于和PC机通迅；SD卡存储单元8用于保存用户需要保存的数据。频率测量测量频率时，应该首先将待测信号1连接到相应的信号输入通道(最多可同时连接6路信号)，打开通道，选择频率测量模式。待测的信号经过信号处理单元2 后变为规则的方波信号输入到微处理器7，微处理器7内部的捕捉模块捕捉方波信号的上升沿或下降沿，每捕捉到两个上升沿或下降沿，认为此时过了一个信号周期，用微处理器7 内部16位定时器可测得两个上升沿或下降沿之间经过了多少系统周期，记为n，由微处理器7的工作频率可计算出每个系统周期的时间，记为t，则信号的周期为n*t，信号的频率为 IMt0与此同时，微处理器7内部有一个定时器用于产生1秒的时间闸门，每经过1秒，定时器会产生一个中断，微处理器7响应该中断，并在中断内将这1秒内测量的多个频率值进行平均，将所得平均值做为信号的频率值送给TFT显示4 (假设1秒时间内，通道1输入的信号被捕捉到11个上升沿或下降沿，则1秒内计算所得的该信号的频率值有10个，那么将这10个频率值平均后所得的值作为该信号的频率值)，从而大大提高了测量精度。计数器计数模块当做计数器使用时，应该首先将待测信号1连接到相应的信号输入通道(最多可同时连接6路信号)，打开通道，选择计数器计数模式。待测的信号经过信号处理单元后变为规则的方波信号输入到微处理器7，微处理器7内部的捕捉模块捕捉方波信号的上升沿或下降沿，每捕捉到两个上升沿或下降沿，认为此时过了一个信号周期， TFT显示4的计数值加1，例如，开始测量到当前时刻共捕捉到了 501个上升沿，则认为此时的计数值为500。如图2所示电源单元3供电示意图，该模块正常工作电压为2V至3. 6V的直流电， 可采用USB供电、电池供电或者外部电源供电等三种方式。若需采用USB与PC机进行数据传输，建议选用USB供电，USB连接完毕后，无需外部提供电源，直接借助PC机通过USB给模块供电，PC机输出的5V电压经过稳压芯片后变为3. 3V，作为模块正常工作的电源。若要用外部供电，需注意外部电源输出电压应在4. 75V到12V之间，外部电源经稳压芯片后变为 3. 3V，作为模块正常工作的电源。此外，电源单元还包含一个专门给微处理器供电的3V电池，用于保证频率计/计数器表头模块突然断电时，能够对已测量的数据进行保存，同时也用于保证微处理器内部实时时钟的正常运行。如图3所示信号处理单元硬件连接图，该单元有6个信号输入通道组成，每个通道都有输入保护电路和信号处理电路组成，如图3所示。输入保护电路用于防止输入信号幅值过大或信号极性不符合要求而导至的对后续电路造成的损坏，主要由单向导通二极管和稳压二极管组成。信号处理电路用于将输入信号进行规则化，主要是将待测的三角波信号或正弦信号整形成方波信号，便于微处理器对信号的上升沿或下降沿进行捕获，信号处理电路可选用CPLD、高速微处理器或者施密特触发器等。TFT显示及触摸屏输入单元该模块中将触摸屏覆于TFT上，用户可直接根据TFT 上显示内容进行操作。采用TFT代替数码管显示，色彩逼真，视觉效果好；采用触摸屏代替按键输入，简化硬件电路，操作方便且可视化，功能强大。图4为TFT显示界面图，如图所示， TFT显示分为四个区域，其中区域一为当前日期和时间显示区，显示格式为“时期和时间―
-—-__—，，，日期和时间可通过点击区域一来进行调整。区域二为显示区，该模块
当频率计使用测量频率时，有数值显示和图形显示两种显示模式，显示模式可从区域四中选择，数值显示模式只能显示待测信号实时的频率值，图形显示模式显示以测量次数(η)为横轴，频率值(f)为纵轴的二维图形，能直观的看出最近200次待测信号的频率波动状态； 该模块当计数器使用计数时，只有数值显示一种显示模式。区域三为通道选择区，从上到下依次为CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6，通过触摸屏点击CHX (X=l、2、3、4、5、6)，便可选中通道 CHX。区域四为功能选择区，从左至右，依次为打开/关闭(默认值为“打开”，代表此时该通道处于关闭状态，当打开某一通道时，此处显示“关闭”)、频率/计数(默认值为“计数”，代表此时测量值为频率值，当点击此处进行计数时，此处显示“频率”)、上升沿/下降沿(默认值为“下降沿”，代表此时测量方式为上升沿捕捉，当点击此处采用下降沿捕捉时，此处显示 “上升沿”)、图形显示/数值显示(默认值为“图形显示”，代表此时显示方式为数值显示方式，每次显示实时的频率值或计数值，点击此处变换为图形显示时，此处显示“数值显示”)、 保存(点击此处可对所需数据进行保存)。如图5为MCU与PC机通迅时所需的硬件连接图，PC机通迅单元包括USB通迅和 RS232通迅两个部分。USB通迅部分可使PC机通过USB接口与频率计表头模块进行通迅， 采用USB2. 0协议，通过PC机对频率计表头进行控制，包括通道的打开和关闭、测量模式选择、触发方式选择、显示模式选择、数据传输和保存。RS232通迅部分可使PC机通过RS232 接口与频率计表头模块进行通迅，传输速率为9600bps，无校验，8位数据位，1位停止位，通过PC机对频率计表头进行控制，包括通道的打开和关闭、测量模式选择、触发方式选择、显示模式选择、数据传输和保存。下表为USB通迅和RS232通迅的指令表。PC机发送命令频率计/计数器表头返回值命令说明000111握手协议，表明PC机与表头模块连接成功CHX—0打开第 X (x=l、2、3、4、5、6、7)通道CHX—C关闭第 X (X=l、2、3、4、5、6、7)通道CHX—N第X通道信号计数值询问第X通道的信号计数值CHX—F第X通道信号频率值询问第X通道的信号频率值CHX—R设置第X通道为上升沿捕捉CHX—FA设置第X通道为下降沿捕捉CHX—G设置第X通道为图形显示CHX—D设置第X通道为数值显示CHX—S保存第X通道测量数据 如图6所示，SD卡存储单元用于存储测量数据，由SD卡、SD卡卡座、上拉电阻组成，当用户需要存储数据时，微处理器通过串行外设接口 SPI将测量数据和测量时对应的时间一起以文本文件格式寸入SD卡内，方便进一步对待测信号的稳定性做分析。 微处理器用于测量计算输入信号的频率，驱动TFT显示，检测人机界面中触摸屏上的信号输入，根据触摸屏输入信号执行相应功能，与PC机进行通迅，存储数据。其具体工作流程如图7所示。当选中某一通道时(默认是CH1，关闭状态)，点击“打开”后，微处理器内部开始对来自CHX的信号以默认方式进行频率测量并显示，用户也可通过点击功能选择区的相应选项对来自CHX的信号进行方便的操作。同时，当微处理器接收到如表1所示的通迅指令时，便会按指令执行对应的操作。
权利要求1.一种基于TFT屏显的触摸式多功能频率计，其特征在于，包括电源单元、信号处理单元、TFT显示单元、触摸屏输入单元、PC机通迅单元、SD卡存储单元和微处理器，待测信号通过信号处理单元进行信号处理后送入微处理器进行测量计算，微处理器驱动TFT显示单元显示测试结果，同时将测试结果保存到SD卡存储单元，触摸屏输入单元将控制指令送入微处理器，微处理器通过PC通迅单元与外进行通讯，电源单元为各个单元供电。
2.根据权利要求1所述基于TFT屏显的触摸式多功能频率计，其特征在于，所述信号处理电路将待测的三角波信号或正弦信号整形成方波信号，送入微处理器，信号处理电路可选用CPLD、高速微处理器或者施密特触发器。
3.根据权利要求1所述基于TFT屏显的触摸式多功能频率计，其特征在于，所述SD卡存储单元由SD卡、SD卡卡座、上拉电阻组成，微处理器通过串行外设接口 SPI将测量数据和测量时对应的时间一起以文本文件格式寸入SD卡。
4.根据权利要求1所述基于TFT屏显的触摸式多功能频率计，其特征在于，所述PC机通迅单元包括USB通迅和RS232通迅两个部分。
专利摘要本实用新型涉及一种基于TFT屏显的触摸式多功能频率计，待测信号通过信号处理单元进行信号处理后送入微处理器进行测量计算，微处理器驱动TFT显示单元显示测试结果，同时将测试结果保存到SD卡存储单元，触摸屏输入单元将控制指令送入微处理器，微处理器通过PC通迅单元与外进行通讯，电源单元为各个单元供电。具有携带方便、功能强大的特点，不仅能显示实时频率值，还可以绘制频率值的变化曲线；有人机交互操作界面，可通过USB接口或RS232接口与PC机通迅，方便实现对待测信号频率值大小的监控；可将测量所得的数据和相对应的时间以文本文件格式保存到SD卡中，便于进一步对所测信号频率的稳定性进行分析。
文档编号G01R23/10GK202033419SQ20112004474
公开日2011年11月9日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者杨圆圆, 瑚琦, 郑遂, 高鹏飞 申请人:上海理工大学