專利名稱：一種數(shù)字電壓表模塊的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字電壓表模塊，尤其適用于工業(yè)及民用數(shù)字面板表，也適用于數(shù)字萬(wàn)用表及其他手持儀表或便攜儀表。
二背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表不論是 位、 位，若增加前端測(cè)量電路可組成各種工業(yè)及民用儀表和各類用途的測(cè)量?jī)x器面板表，已得到了廣泛地應(yīng)用。但它們一般是非智能化產(chǎn)品，又缺少與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接口，不能直接與計(jì)算機(jī)連接使用，因而使應(yīng)用受到了一定限制。
三
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠直接與計(jì)算機(jī)連接使用的具有USB及RS-232接口的數(shù)字電壓表模塊。
技術(shù)方案本實(shí)用新型一種數(shù)字電壓表模塊，包括A/D轉(zhuǎn)換電路U2，其特征在于在所述A/D轉(zhuǎn)換電路上連接有一個(gè)單片機(jī)U1，單片機(jī)U1通過接口線連接一個(gè)USB接口電路U3；單片機(jī)U1用2位接口線通過雙刀雙擲開關(guān)連接USB接口電路U3的控制線，并連接RS-232接口電路U4；被測(cè)電壓接入A/D轉(zhuǎn)換電路U2，A/D轉(zhuǎn)換電路U2的LED段碼驅(qū)動(dòng)信號(hào)和位驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接LED顯示。單片機(jī)U1型號(hào)為AT89C2051；A/D轉(zhuǎn)換電路U2型號(hào)為MAX1499；單片機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換電路MAX1499的內(nèi)部各工作寄存器進(jìn)行初始化、測(cè)量過程的監(jiān)控，并控制與PC機(jī)的數(shù)據(jù)通信，由此實(shí)現(xiàn)智能化測(cè)量。USB接口電路U3型號(hào)為CY7C63001；雙刀雙擲開關(guān)S1的1、2端接單片機(jī)U1的P3.0、P3.1，3、5端接RS232接口電路U4的數(shù)據(jù)輸入輸出11、12端，4、6端接U3的P1.0、P1.1。采用MAX1499位A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的測(cè)量。其功能及性能完全可替代雙積分型的ICL7106/7、ICL7135、MC14433等A/D轉(zhuǎn)換電路，既能對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，又可直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示結(jié)果。MAX1499的測(cè)量數(shù)據(jù)還可以通過其SPI串行總線將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，并通過與單片機(jī)連接的USB接口控制電路將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送上位PC機(jī)USB接口，以得到PC機(jī)的處理，PC機(jī)可通過軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、保存，也可將處理的數(shù)據(jù)重新傳回至MAX1499顯示。數(shù)據(jù)也可通過RS-232接口傳送，這種傳送根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)能方便地實(shí)現(xiàn)紅外傳送或射頻無(wú)線傳送。由于在任一時(shí)刻，傳送只能是一種方式，為了減少I/O線的使用，用一個(gè)雙刀雙擲開關(guān)切換電路，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)P3.0、P3.1引腳的功能復(fù)用，通過軟件可識(shí)別USB或RS-232接口的數(shù)據(jù)。
技術(shù)效果本實(shí)用新型一種數(shù)字電壓表模塊，由于在A/D轉(zhuǎn)換電路上連接一個(gè)單片機(jī)U1，A/D轉(zhuǎn)換電路又采用了MAX1499，在構(gòu)成數(shù)字電壓表或數(shù)字面板表時(shí)，同傳統(tǒng)電路比，省掉了外部精密積分電容、自校零電容、外部時(shí)鐘源、外部參考源，可直接驅(qū)動(dòng)7段LED顯示。還具有與微處理器連接的SPI串行接口，低功耗達(dá)664μA。可在單電源2.7V～5.25V下工作，輸入測(cè)量信號(hào)±200mV或±2V，兩種量程自動(dòng)切換，1個(gè)計(jì)數(shù)位最小為10μV。該模塊由廉價(jià)的單片機(jī)控制，以實(shí)現(xiàn)智能化測(cè)量，它具有計(jì)算機(jī)通信能力，既可獨(dú)立工作，測(cè)量電壓并顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，也可聯(lián)機(jī)工作，將測(cè)量結(jié)果傳送至計(jì)算機(jī)處理或保存，還可由計(jì)算機(jī)控制，組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或各種虛擬儀器。該模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，成本低，功耗低，測(cè)量精度高，使用靈活，非常適用于工業(yè)、民用儀器儀表，利于擴(kuò)展成各種帶計(jì)算機(jī)接口的儀表，也能組成數(shù)據(jù)采集器。
四

附圖是本實(shí)用新型電路原理圖。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步說明本實(shí)用新型一種數(shù)字電壓表模塊，主要由電路U1～U4組成。U1為AT89C2051單片機(jī)，U2為∑-Δ型 位A/D轉(zhuǎn)換電路MAX1499，U3為USB接口電路CY7C63001，U4為RS-232電平轉(zhuǎn)換電路MAX232。該數(shù)字電壓表模塊有兩種工作模式獨(dú)立工作模式及聯(lián)機(jī)工作模式。
單片機(jī)U1在聯(lián)機(jī)使用中負(fù)責(zé)控制A/D轉(zhuǎn)換電路U2MAX1499、USB接口電路U3CY7C63001的數(shù)據(jù)傳送。在模塊獨(dú)立使用中，不與PC機(jī)通信，單片機(jī)只對(duì)MAX1499進(jìn)行結(jié)果判斷、量程控制、結(jié)果顯示控制(可控制小數(shù)點(diǎn)顯示位置)，而MAX1499通電后，會(huì)自動(dòng)設(shè)為獨(dú)立工作模式。
單片機(jī)U1通過P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.7與A/D轉(zhuǎn)換電路U2連接，P3.2接U2的EOC，單片機(jī)檢測(cè)到EOC引腳低電平表示新的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果已存入MAX1499內(nèi)部結(jié)果寄存器；P3.3接U2的CS端，P3.3發(fā)出低電平信號(hào)用于控制MAX1499的SPI串行口數(shù)據(jù)輸出(在MAX1499數(shù)據(jù)輸出期間，CS要求為低電平)；P3.4、P3.7分別接U2的DIN串行口輸入端、DOUT串行口輸出端；P3.5接U2的SCLK串行同步時(shí)鐘輸入端，單片機(jī)用P3.5發(fā)同步脈沖控制每位數(shù)據(jù)的輸入/輸出。單片機(jī)U1的P1.0～P1.7接USB接口電路U3的P0.0～P0.7，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送；U1的P3.0、P3.1通過雙刀雙擲開關(guān)S1接U3的P1.0、P1.1，作為數(shù)據(jù)傳送時(shí)單片機(jī)的控制信號(hào)。
U1的P3.0、P3.1接雙刀雙擲開關(guān)S1的1、2端，S1的3、5端接RS-232電平轉(zhuǎn)換電路U4引腳11、12端，S1的4、6端接U3的P1.0、P1.1。若S1開關(guān)1，2端接3，5，是單片機(jī)用RS-232接口傳送數(shù)據(jù)，若S1的1、2端接4，6端，是采用USB接口傳送數(shù)據(jù)。U3引腳D+，D-接USB連接器J1，J1連接PC機(jī)的USB接口。
A/D轉(zhuǎn)換電路U2的20～24、26～28引腳接LED顯示器的七段碼和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端，U2的14、15、17、18、19引腳接LED顯示位驅(qū)動(dòng)端，即可直接驅(qū)動(dòng) 共陰極LED數(shù)碼管顯示。U2的30引腳接電位器P1的中間頭，該引腳為L(zhǎng)OWBAT電源電壓監(jiān)測(cè)端，電位器P1的中間頭提供一定比例的電源電壓以供監(jiān)控。U2的1引腳REF+與地之間接電容C11，32引腳REF-接地，這樣U2可使用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓；U2的2，3引腳接測(cè)量電壓輸入信號(hào)；U2的4引腳通過電阻R3接地，該端為L(zhǎng)ED段電流控制端；U2的25引腳VLED接VCC電源，該端是LED顯示器段驅(qū)動(dòng)電源輸入端；U2的16引腳接地，該端為L(zhǎng)ED顯示器段驅(qū)動(dòng)器的地；U2的8引腳接地，該引腳為CLK外部時(shí)鐘輸入端，本實(shí)用新型使用內(nèi)部時(shí)鐘。
U2MAX1499A/D轉(zhuǎn)換接口電路能對(duì)±200mV或±2V信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，單片機(jī)通過U2的SPI口(引腳11、12、13)檢測(cè)MAX1499內(nèi)部狀態(tài)寄存器Bit6、Bit5，若Bit6＝1為超量程，若Bit5＝1為欠量程，進(jìn)而對(duì)MAX1499內(nèi)部控制寄存器Bit5置0或1以實(shí)現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。
整個(gè)模塊由+5V單電源供電。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字電壓表模塊，包括A/D轉(zhuǎn)換電路U2，其特征在于在所述A/D轉(zhuǎn)換電路上連接有一個(gè)單片機(jī)U1，單片機(jī)U1通過接口線連接一個(gè)USB接口電路U3；單片機(jī)U1用2位接口線通過雙刀雙擲開關(guān)連接USB接口電路U3的控制線，并連接RS-232接口電路U4；被測(cè)電壓接入A/D轉(zhuǎn)換電路U2，A/D轉(zhuǎn)換電路U2的LED段碼驅(qū)動(dòng)信號(hào)端和位驅(qū)動(dòng)信號(hào)端連接LED顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電壓表模塊，其特征在于所述的單片機(jī)U1型號(hào)為AT89C2051。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電壓表模塊，其特征在于所述的A/D轉(zhuǎn)換電路U2型號(hào)為MAX1499。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電壓表模塊，其特征在于所述的USB接口電路U3型號(hào)為CY7C63001。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電壓表模塊，其特征在于所述雙刀雙擲開關(guān)S1的1、2端接單片機(jī)U1的P3.0、P3.1，3、5端接RS232接口電路U4的數(shù)據(jù)輸入輸出11、12端，4、6端接U3的P1.0、P1.1。
專利摘要本實(shí)用新型一種數(shù)字電壓表模塊，在A/D轉(zhuǎn)換電路上連接有一個(gè)單片機(jī)，單片機(jī)通過接口線連接一個(gè)USB接口電路；單片機(jī)用2位接口線通過雙刀雙擲開關(guān)連接USB接口電路的控制線，并連接RS－232接口電路；被測(cè)電壓接入A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路U2的LED段碼驅(qū)動(dòng)信號(hào)和位驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接LED顯示，實(shí)現(xiàn)智能化測(cè)量，它具有計(jì)算機(jī)通信能力，既可獨(dú)立工作，測(cè)量電壓并顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，也可聯(lián)機(jī)工作，將測(cè)量結(jié)果傳送至計(jì)算機(jī)處理或保存，還可由計(jì)算機(jī)控制，組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或各種虛擬儀器。其模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，功耗低，測(cè)量精度高，使用靈活，具有廣泛的實(shí)用性。
文檔編號(hào)G01R19/25GK2874513SQ20062006963
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者崔亦飛, 張雷, 張翔, 曹恩文, 張 浩 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)