专利名称：超低频频率特性测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于自动控制系统或网络测试的超低频频率特性测试仪。
在现有技术中，在进行自动控制系统或网格的超低频频率特性测试时，有一种型号为BT-6型测试仪及其改型产品，它们存在着故障率高、维修难、体积大、价格昂贵，不能打印特性曲线和相应的数据表格等问题。
本实用新型的目的是提供一种测试精度高、价格低廉、体积小、操作方便、耗能低、功能齐全，尤其是能把测量结果自动打印出特性曲线和相应数据表格的超低频频率特性测试仪。
本实用新型的目的是通过如下方案实现的它包括电源(1)、主机(2)、数模转换部分(3)、模数转换部分(4)、键盘与显示部分(5)及打印绘图接口部分(6)。主机(2)包括单片机(2.1)、外扩程序存贮器(2.2)、外扩数据存贮器(2.3)、译码器(2.4)、锁存器(2.5)、复位电路(2.6)及晶振电路(2.7)。数模转换部分(3)由数模转换器(3.1)、运算放大器(3.2)和(3.3)及电阻(3.4)、(3.5)、(3.6)组成。模数转换部分(4)由数模转换器(4.1)，非门(4.2)、(4.3)，电阻(4.4)、(4.5)组成。键盘与显示部分(5)由键盘与显示接口芯片(5.1)，译码器(5.2)、(5.3)、(5.4)，六反相器(5.5)、(5.6)，达林顿驱动阵列(5.7)、(5.8)，晶体三极管(5.9)～(5.16)，电阻(5.17)～(5.24)，非门(5.25)，电容(5.26)，数码管(5.27)、电阻(5.28)～(5.35)及薄膜键盘(5.36)组成。打印绘图接口部分(6)由锁存器(6.1)和打印绘图仪插座(6.2)组成。
本实用新型具有体积小、结构简单、成本低廉、操作方便、耗能低的优点。另外本实用新型能产生极宽频带(0.0001～10000rad/s)的高精度超低频正弦信号，测量时能把测量结果自动打印出特性曲线(如自动绘制伯德图、乃克斯图和尼克斯图)和相应数据表格，节省了人工处理的过程，因而本实用新型还具有测试精度高和功能齐全的优点。
图1总体结构方框图；图2主机(2)原理图；图3数模转换部分(3)原理图；图4模数转换部分(4)原理图；图5键盘与显示部分(5)原理图；图6打印绘图部分(6)原理图。
实施例如图1所示，本实用新型由电源(1)、主机(2)、数模转换部分(3)、模数转换部分(4)、键盘与显示部分(5)及打印绘图接口部分(6)组成。如图2所示，主机(2)包括单片机(2.1)、外扩程序存贮器(2.2)、外扩数据存贮器(2.3)、译码器(2.4)、锁存器(2.5)、复位电路(2.6)及晶振电路(2.7)。电源(1)采用+5V、±12V稳压电源。单片机(2.1)是核心部件，采用MCS-51系列8031单片机，外扩程序存贮器(2.2)采用27128芯片，外扩数据存贮器(2.3)采用6264芯片，译码器(2.4)为74138，锁存器(2.5)为74LS373八D锁存器，复位电路(2.6)由按键(2.61)、74LS04六反相器(2.62)、电阻和电容组成，晶振电路(2.7)由6MHZ晶振(2.71)与两个30P电容(2.72)和(2.73)组成。如图3所示，数模转换部分(3)由数模转换器(3.1)、运算放大器(3.2)、(3.3)、及电阻(3.4)、(3.5)、(3.6)组成。数模转路器(3.1)采用八位二路DAC0832数模转换器。两个运算放大器(3.2)、(3.2)的型号为LM741，构成双极性输出。电阻(3.4)为7.4K，两个电阻(3.5)、(3.6)为15K。如图4所示，模数转换部分(4)由模数转换器(4.1)、非门(4.2)、(4.3)和电阻(4.4)、(4.5)组成。模数转换器(4.1)采用八位八路ADC0809模数转换器，非门(4.2)、(4.3)是二输入端四非门，型号为74LS02，电阻(4.4)、(4.5)是两个分压电阻，构成双极性输入。如图5所示，键盘与显示部分(5)由键盘与显示接口芯片(5.1)，译码器(5.2)、(5.3)、(5.4)，六反相器(5.5)、(5.6)，达林顿驱动阵列(5.7)、(5.8)，晶体三极管(5.9)～(5.16)，电阻(5.17)～(5.24)，非门(5.25)，电容(5.26)，数码管(5.27)、电阻(5.28)～(5.35)及薄膜键盘(5.36)组成。键盘与显示接口芯片(5.1)是通用可编程键盘显示接口芯片8279，与8031单片机相连接，译码器(5.2)、(5.3)、(5.4)采用74138，用于键与显示的位控。六反相器(5.5)、(5.6)为74LS02，用于驱动位选。达林频驱动阵列(5.7)、(5.8)为MC1413，用于功率放大。晶体三极管(5.9)～(5.16)为9012，用于驱动段码。电阻(5.17)～(5.24)为100Ω，电阻(5.28)～(5.35)为30K。非门(5.25)为74LS02，用于启动单片机8031的INT1。电容(5.26)为10μ，构成的复位电路。数码管(5.27)为12位共阴LC-5011数码管。如图6所示，打印绘图接口部分(6)由锁存器(6.1)和打印绘图仪插座(6.2)组成。锁存器(6.1)为74LS373八D锁存器，打印绘图仪插座(6.2)为25芯插座。
单片机(2.1)直接与外扩程序贮存器(2.2)、外扩数据贮存器(2.3)、译码器(2.4)、锁存器(2.5)、(6.1)、复位电路(2.6)、晶振电路(2.7)、数模转换器(3.1)、模数转换器(4.1)、非门(4.2)、(4.3)、键盘与显示接口芯片(5.1)、打印绘图仪插座(6.2)相连接。
单片机8031的18、19端与晶振电路(2.7)相连，40端接+5V稳压电源，20、31端接地，9端与复位电路(2.6)相连，ALE与锁存器(6.1)的11端及键盘与显示接口芯片(5.1)的3端相连，WR与数模转换器(3.1)的2端和18端、非门(4.2)的输入端、键盘与显示接口芯片(5.1)的11端相连，RD同非门(4.3)的输入端、键盘与显示接口芯片(5.1)的10端相连，21～25端分别与外扩程序贮存器(2.2)、外扩数据贮存器(2.3)的A 8～A12端相连，29端分别与外扩程序贮存器(2.2)、外扩数据贮存器(2.3)的22端相连，P2.5～P2.7与译码器(2.4)的1～3端相连，P0.0～P0.2与模数转换器(4.1)的A、B、C相连，P1.0、P1.1与打印绘图仪插座(6.2)相连，P0.0～0.7与锁存器(2.5)的3、4、7、8、13、14、17、18端相连，P0.0～0.7与锁存器(6.1)的1D～8D端相连，P0.0～0.7分别与数模转换器(3.1)和模数转换器(4.1)的D0～D7端，P0.0～0.7还与键盘与显示接口芯片(5.1)的DB0～DB7端相连。
锁存器(2.5)的2、5、6、9、12、15、16、19端分别与外扩程序贮存器(2.2)和外扩数据贮存器(2.3)的A0～A7端相连。锁存器(6.1)的20端接+5V稳压电源，1、10端接地，2、5、6、9、12、15、16、19端与打印绘图仪插座(6.2)插接。数模转换器(3.1)的20端与电阻(3.5)及+5V稳压电源相接，1、17端与译码器(2.4)的13端相连。模数转换器(4.1)的26端与电阻(4.4)、(4.5)相连，22、6端和非门(4.2)的输出端相连，9端和非门(4.3)的输出端相连。非门(4.2)、(4.3)同时与译码器(2.4)的15端相连。键盘与显示接口芯片(5.1)的20、36、37端接地，40端接+5V稳压电源，9端与电容(5.26)相连，24～31端分别与电阻(5.28)～(5.35)相连，32～34端同时分别与译码器(5.2)～(5.4)的1～3端相连，38、39、1、2、5～8端与薄膜键盘(5.36)相接，22端与外扩数据贮存器(2.3)的CS端相连。
在测量时，通过单片机(2.1)将偏移二进制码形式的N个数字正弦量按预先指定的顺序存放在外扩数据存贮器(2.5)中，按一定的时间间隔ΔT顺序取出，然后送入双极性输出的数模转换部分(3)，由数模转换部分(3)送出具有一定频率的模拟正弦信号X(t)＝Xmsin(ωt)。其数字正弦波幅值的大小由两方面决定，一方面由数模转换部分(3)的电压的最大值(本系统为±5V)，另一方面是送入数模转换部分(3)的数字量的大小决定，本测试仪采用的是对送入数模转换部分(3)的数字量乘以一个比例系数。其正弦信号幅值和频率均可调(幅值为0～±5V，频率为0.0001～10000rad/s)，具体给定是通过键盘采用人机对话形式操作。数据处理是采用相关计算法，通过模数转换部分(4)将被测对象(7)的输出Y(t)转换的数字量，顺序存入外扩程序存贮器(2.2)的某一区域，利用相关计算公式做离散化处理，公式如下A=N2πTΣ0nNYksin(kt);]]>B=N2πTΣ0nNYkcos(kt)]]>其中nN为总的采样点数，t＝2π/N为采样间距，Yk为采样点。
经换算得到被测对象(7)的幅频特性和相频特性，随时在键盘与显示部分(5)显示测试状态，并通过PP-40打印绘图仪将测量结果自动绘制伯德(Bode)图、乃克斯(Nichols)图和尼克斯(Nyguist)图，打印出对数座标、直角座标和极座标的数据表格。
本实用新型可用在教学和科研中进行自动控制系统或网络的频率特性测试。
权利要求1.一种用于自动控制系统或网络测试的超低频频率特性测试仪，它包括电源(1)，其特征是它还包括主机(2)、数模转换部分(3)、模数转换部分(4)、键盘与显示部分(5)及打印绘图接口部分(6)。
2.如权利要求1所述的超低频频率特性测试仪，其特征是主机(2)包括单片机(2.1)、外扩程序存贮器(2.2)、外扩数据存贮器(2.3)、译码器(2.4)、锁存器(2.5)、复位电路(2.6)及晶振电路(2.7)。
3.根据权利要求1所述的超低频频率特性测试仪，其特征是数模转换部分(3)由数模转换器(3.1)、运算放大器(3.2)和(3.3)及电阻(3.4)、(3.5)、(3.6)组成。
4.根据权利要求1所述的超低频频率特性测试仪，其特征是模数转换部分(4)由转换器(4.1)，非门(4.2)、(4.3)，电阻(4.4)、(4.5)组成。
5.根据权利要求1所述的超低频频率特性测试仪，其特征是键盘与显示部分(5)由键盘与显示接口芯片(5.1)，译码器(5.2)、(5.3)、(5.4)，六反相器(5.5)、(5.6)，达林顿驱动阵列(5.7)、(5.8)，晶体三极管(5.9)～(5.16)，电阻(5.17)～(5.24)，非门(5.25)，电容(5.26)，数码管(5.27)、电阻(5.28)～(5.35)及薄膜键盘(5.36)组成。
6.根据权利要求1所述的超低频频率特性测试仪，其特征是打印绘图接口部分(6)由锁存器(6.1)和打印绘图仪插座(6.2)组成。
专利摘要本实用新型是一种用于自动控制系统或网络测试的超低频频率特性测试仪。它包括电源(1)、主机(2)、数模转换部分(3)、模数转换部分(4)、键盘与显示部分(5)及打印绘图接口部分(6)。它具有体积小、结构简单、成本低廉、操作方便、耗能低，能产生极宽频带的高精度超低频正弦信号，测量时能把测量结果自动打印出特性曲线和相应数据表格，测试精度高和功能齐全的优点。本实用新型可用在教学和科研中。
文档编号G01R23/00GK2246809SQ96209369
公开日1997年2月5日 申请日期1996年5月16日 优先权日1996年5月16日
发明者李学忠, 蔡海涛, 李文秀, 王辉, 孙静, 詹和平, 田凯 申请人:哈尔滨工程大学