专利名称：袖珍式智能化数字万用表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种袖珍式智能化数字万用表，属于测定电流、电压、电阻、电容、电感、频率等物理量的计量仪表。
数字式万用表一般由功能选择开关、传感与变换网络、衰减网络、A/D变换器、放音电路和显示电路组成，它可将被测物理量转换成电信号，经A/D变换后直接显示并可播报测量结果。与指针式万用表比较，其测量精度高，使用携带方便，其不足之处是1.不能自动改换量程，仍须人工控制；2.功能少且不宜扩展。
本实用新型的目的在于提供一种由单片机最小系统控制的、可自动改换量程及小数点位置、具有14种功能的袖珍式智能化数字万用表。
本实用新型的袖珍式智能化数字万用表包括功能选择开关、传感与变换网络、衰减网络、A/D变换器、锁存译码液晶驱动器、液晶板及放音电路，其特征在于采用单片机、地址锁存器和程序存储器构成单片机最小系统进行自动控制。所述的功能选择开关将被测物理量送入传感与变换网络中相应的变换电路从而变换成相应的电压信号，再送入衰减网络，衰减后的电压信号输入给电子模拟开关组后在控制信号A、B的控制下在输出端给出一电压信号，该电压信号被连往A/D变换器的输入端，经变换后产生的输出数据和数据选择时序信号同时送入单片机P1口，以便进行数据处理；所述的功能选择开关将被测频率信号送入分频电路进行分频，其输出信号均被连往电子模拟开关组，在控制信号A、B的控制下在输出端产生一脉冲信号，该脉冲信号经功能选择开关被连往单片机内部定时计数器T0的输入端；所述的功能选择开关将被测电容、电感等物理量送入传感与变换网络中相应的变换电路，变换成相应的频率信号再经功能选择开关送入单片机内部定时计数器T0输入端，数据经单片机处理后，经锁存译码驱动器与液晶板连接。所述的单片机其高八位地址即P2口中的一部分与单片机读写控制线WR、RD一起作为控制逻辑的输入线被连往由组合逻辑门构成的控制逻辑电路，其产生的控制信号分别连往放音电路、锁存译码驱动器、量纲、小数点、符号显示电路和功能显示与判别电路的控制端，所述的量纲显示电路由锁存器和发光二极管组成，单片机通过数据总线与锁存器交换信息，锁存器则在单片机和控制逻辑电路的控制下，将信号分别送往发光二极管、电子模拟开关组的控制端，所述的符号与小数点显示电路由六D触发器和异或门组成，六D触发器的输入端与单片机数据总线的高四位连接，在控制逻辑电路的控制下，六D触发器通过异或门实现液晶板上符号和小数点的显示。所述的功能显示与判别电路由功能选择开关、发光二极管矩阵和三态驱动器组成，发光二极管矩阵分别与功能选择开关、三态门驱动器连通，在控制逻辑电路的控制下，三态门驱动器将功能状态信息通过数据总线送往单片机。使用时，只须将功能选择开关扳动到正确位置，发光二极管中的一支便被点燃，以指示测试功能，用表笔与被测点接触后，即可通过液晶板上显示的数值和量纲指示灯的指示得到所测结果。测试功能为(1)直流小电压0—1999mV
(2)直流电压0—1000V(3)交流电流0—10A(4)直流小电流 0—199mA(5)直流电流0—10A(6)交流电压0—1000V(7)峰值电压0—1000V(8)电阻0—20MΩ(9)半导体二极管正反向导通特性(10)半导体三极管β值(11)电容 0.001PF—200μF(12)电感 0—20H(13)频率 0—2MHz(14)周期 最大2秒。
本实用新型的优点是测量简单方便，可自动改变量程及小数点位置，毋须人工干预；测量功能较全，功能扩展方便；大大地简化了硬件结构，使成本降低，可靠性提高。
图1是本实用新型的原理框图。
图2是电容—频率变换电路原理图。
图3是电感—频率变换电路原理图。
图4是频电路原理图。
图5是传感变换网络与单片机连接原理图。
图6是单片机最小系统与控制逻辑电路的连接原理图。
图7是液晶板驱动电路原理图。
图8是量纲显示与功能显示及判别电路原理图。
实施例；参见图1—8，本实用新型的袖珍式智能化数字万用表包括功能选择开关1、传感与变换网络2、分频电路3、衰减网络4、电子模拟开关组5、A/D变换器6、单片机最小系统7、锁存译码驱动器8、液晶板9、放音电路11、控制逻辑电路12、功能显示与判别电路13、量纲显示电路14和符号、小数点显示电路10。功能选择开关1为多刀联动的十五位开关，其一联的定点分别接入传感与变换网络2中不同的变换电路的输入端，其动点接测试输入插口，其二联的定点则分别连接传感与变换网络2中相应变换电路的输出端，其动点则接入衰减网络4的输入端，其三联的定点接功能显示与判别电路13中各发光二极管。传感与变换网络2中的电容、电感变换电路分别如图2、3所示。传感与变换网络2中各变换电路输出的电压信号由功能选择开关1的第二联送入由电阻串联而成的衰减网络4，由衰减网络4产生的输出电压与输入电压的关系分别为V01∶V1＝1∶1、V02∶V1＝1∶10，V03∶V1＝1∶100，V01、V02、V03分别连往电子模拟开关组5。分频电路3如图4所示，由行波进位的二进制计数器4024和电子模拟开关CD4052组成，计数器的输出信号分别由4024的Q1、Q3和Q6引出，从而实现对输入频率f0的二分频、八分频和六十四分频，即f01＝1/2f，f02＝1/8f，f03＝1/64f。电子模拟开关组5选用4000系列的双四选—电子模拟开关CD4052，CD4052内部集成了两组四选一电子模拟开关，衰减网络4的输出电压V01、V02和V03分别连往CD4052上半部分，而分频电路3输出的三种不同频率的脉冲信号f01、f02和f03分别连往CD4052下半部分，电子模拟开关组5在控制信号A、B的控制下，必有一只开关闭合，于是便可在输出端COM1获得V01或V02或V03的电压信号，而在输出端COM2获得频率为f01或f02或f03的脉冲信号，电子模拟开关组5输出的电压信号被送往A/D变换器6，而脉冲信号则经功能选择开关1的二联被送往单片机15的内部定时计数器T0的输入端。A/D变换器6选用MC14433。由电子模拟开关组5输出的电压信号被连往MC14433的输入端，经变换后产生的输出数据Q3、Q2、Q1、Q0以及数据选择时序信号DS1、DS2、DS3、DS4分别连往单片机15P1口的P1.0、P1.1…P1.7。单片机最小系统7由单片机15、低八位地址锁存器16和程序存储器17组成，单片机15选用MC5—51系列的80C31，低八位地址锁存器16选用74HC373，程序存储器17为EPROM27C512。数据经单片机15处理后，必须经锁存译码驱动器8方可与液晶板9连接，锁存译码驱动器8为BCD—七段译码液晶驱动器，选用了4000系列的CD4543。从图7可见，三只驱动器CD4543的七段输出a、b、c、d、e、f、g分别被连往液晶板9个位、十位、百位七段笔的引脚a1，b1，…，g1；a2，b2，…，g2及a3，b3，…，g3。液晶板9的干位1，符号与小数点显示电路10则采用74HC174六D触发器和异或门来完成。单片机15数据总线的低四位分别连往个位与百位驱动器CD4543的输入端；而高四位则分别连往十位驱动器CD4543的输入端以及六D触发器74HC174的输入端。液晶板9采用了31/2位中屏幕液晶板，最大显示数字为1999。量纲是通过三只发光二极管实现显示的，三只二极管被设置在仪器面板的最上方，在不同测量功能时，发光二极管所代表量纲的含意如下表
量纲显示电路14由三只发光二极管，八D锁存器74HC373组成，三只发光二极管均由八D锁存器74HC373来驱动，为使系统设计合理、蜂鸣响闹电路也由74HC373驱动，与此同时该芯片还将在单片机15控制之下产生电子模拟开关组5的控制信号A、B、C。功能显示与判别电路13由功能选择开关1的第三联，发光二极管矩阵以及三态驱动器组成，三态驱动器选用了两只74HC244，在控制逻辑电路12产生的控制信号的作用下，“功能状态”这一信息通过三态门驱动器并经过数据总线而被送往单片机15。放音电路11由八D锁存器、语言合成器以及放大电路和扬声器所组成，八D锁存器选用了74HC373，语言合成器选用了UM5100，放大电路则选用了与UM5100配套的LM324和LM386。在需要进行语言报告时，单片机15则把要放出的信号定时地一个字节一个字节地经数据总线打入到八D锁存器中。八D锁存器的输出直接与语言合成器的数据输入端相连，语言合成器在自己内部时钟的控制之下完成语言的合成，语言合成器将合成的语音信号输出给电压放大器，再经功率放大器放大最后从扬声器播报出来。控制逻辑电路12是由组合逻辑门构成的。组合逻辑门选用了74HC04六反向器以及74HC00双输入四与外门和74HC08双输入四与门。单片机15P2口的部分高位地址线P2.7—P2.1和读写控制线作为控制逻辑电路12的输入线，据此，控制逻辑可产生七个控制信号CON1—CON7，这些控制信号分别连往各个I/O的控制端以实现对它们的控制。
权利要求1.一种袖珍式智能化数字万用表，包括功能选择开关、传感与变换网络、衰减网络、A/D变换器、锁存译码液晶驱动器、液晶板及放音电路，其特征在于采用单片机、地址锁存器和程序存储器构成单片机最小系统进行自动控制，所述的功能选择开关将被测物理量送入传感与变换网络中相应的变换电路从而变换成相应的电压信号，再送入衰减网络，衰减后的电压信号输入给电子模拟开关组后在控制信号A、B的控制下在输出端给出一电压信号，该电压信号被连往A/D变换器的输入端，经变换后产生的输出数据和数据选择时序信号同时送入单片机P1口，以便进行数据处理；所述的功能选择开关将被测频率信号送入分频电路进行分频，其输出信号均被连往电子模拟开关组，在控制信号A、B的控制下在输出端产生一脉冲信号，该脉冲信号经功能选择开关被连往单片机内部定时计数器T0的输入端；所述的功能选择开关将被测电容、电感等物理量送入传感与变换网络中相应的变换电路，变换成相应的频率信号再经功能选择开关送入单片机内部定时计数器T0输入端，数据经单片机处理后，经锁存译码驱动器与液晶板连接，所述的单片机其高八位地址即P2口中的一部分与单片机读写控制线WR、RD一起作为控制逻辑的输入线被连往由组合逻辑门构成的控制逻辑电路，其产生的控制信号分别连往放音电路、锁存译码驱动器、量纲、小数点、符号显示电路和功能显示与判别电路的控制端，所述的量纲显示电路由锁存器和发光二极管组成，单片机通过数据总线与锁存器交换信息，锁存器则在单片机和控制逻辑电路的控制下，将信号分别送往发光二极管、电子模拟开关组的控制端，所述的符号与小数点显示电路由六D触发器和异或门组成，六D触发器的输入端与单片机数据总线的高四位连接，在控制逻辑电路的控制下，六D触发器通过异或门实现液晶板上符号和小数点的显示，所述的功能显示与判别电路由功能选择开关、发光二极管矩阵和三态驱动器组成，发光二极管矩阵分别与功能选择开关、三态门驱动器连通，在控制逻辑电路的控制下，三态门驱动器将功能状态信息通过数据总线送往单片机。
专利摘要本实用新型涉及一种袖珍式智能化数字万用表，其特征是采用单片机最小系统对量纲的转换、小数点的移位进行自动控制，同时更换并增加了传感与变换网络中的变换电路，扩大了测试范围，大大地简化了硬件，使成本降低，可靠性提高。
文档编号G01R15/12GK2231797SQ95230419
公开日1996年7月24日 申请日期1995年3月6日 优先权日1995年3月6日
发明者赵文成 申请人:赵文成