專利名稱：基于tft屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)試裝置，特別涉及一種基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上流行的頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器表頭采用數(shù)碼管作顯示器件，只能用來(lái)顯示所測(cè)信號(hào)的頻率值或當(dāng)前的計(jì)數(shù)值，且頻率計(jì)和計(jì)數(shù)器切換使用時(shí)需要硬件電路的改動(dòng)，工作時(shí)需要外部提供電源，使用不便，功能單一。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)上頻率計(jì)的問題，提出了一種基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)，采用電池供電，TFT做顯示器件，攜帶方便，不僅能顯示實(shí)時(shí)頻率值，還可以繪制頻率值的變化曲線。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)，包括電源單元、信號(hào)處理單元、TFT顯示單元、觸摸屏輸入單元、PC機(jī)通迅單元、SD卡存儲(chǔ)單元和微處理器，待測(cè)信號(hào)通過信號(hào)處理單元進(jìn)行信號(hào)處理后送入微處理器進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，微處理器驅(qū)動(dòng)TFT顯示單元顯示測(cè)試結(jié)果，同時(shí)將測(cè)試結(jié)果保存到SD卡存儲(chǔ)單元，觸摸屏輸入單元將控制指令送入微處理器，微處理器通過PC通迅單元與外進(jìn)行通訊，電源單元為各個(gè)單元 {共 ο所述信號(hào)處理電路將待測(cè)的三角波信號(hào)或正弦信號(hào)整形成方波信號(hào)，送入微處理器，信號(hào)處理電路可選用CPLD、高速微處理器或者施密特觸發(fā)器。所述SD卡存儲(chǔ)單元由SD卡、SD卡卡座、上拉電阻組成，微處理器通過串行外設(shè)接口 SPI將測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間一起以文本文件格式寸入SD卡。所述PC機(jī)通迅單元包括USB通迅和RS232通迅兩個(gè)部分。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)， 具有攜帶方便、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，不僅能顯示實(shí)時(shí)頻率值，還可以繪制頻率值的變化曲線； 有人機(jī)交互操作界面，不僅可測(cè)量方波信號(hào)的頻率值，還可測(cè)量三角波、正弦波信號(hào)的頻率值；可通過USB接口或RS232接口與PC機(jī)通迅，方便實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)信號(hào)頻率值大小的監(jiān)控；可將測(cè)量所得的數(shù)據(jù)和相對(duì)應(yīng)的時(shí)間以文本文件格式保存到SD卡中，便于進(jìn)一步對(duì)所測(cè)信號(hào)頻率的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

圖1為本實(shí)用新型基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)中電源單元供電示意圖；圖3為本實(shí)用新型基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)中信號(hào)處理單元硬件連接圖；[0012]圖4為本實(shí)用新型基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)中TFT顯示界面圖；圖5為本實(shí)用新型基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)中PC機(jī)通迅單元硬件連接圖；圖6為本實(shí)用新型基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)中MCU與SD卡硬件連接圖；圖7為本實(shí)用新型基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)中微處理器程序流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示為模塊組成框圖。該頻率計(jì)包括電源單元3、信號(hào)處理單元2、TFT顯示單元4、觸摸屏輸入單元5、PC機(jī)通迅單元6、SD卡存儲(chǔ)單元8和微處理器7七個(gè)部分組成。電源單元3用于向整個(gè)模塊提供電源；信號(hào)處理單元2包含有6個(gè)信號(hào)輸入通道，每個(gè)通道可以單獨(dú)工作，互不影響；微處理器7用于測(cè)量計(jì)算輸入信號(hào)1的頻率，并驅(qū)動(dòng)TFT顯示單元4顯示頻率值，可通過PC通迅單元6與PC機(jī)7進(jìn)行通迅，可將信號(hào)的頻率值以文本文件格式保存到SD卡8中，可根據(jù)觸摸屏信號(hào)的輸入單元5執(zhí)行相應(yīng)的功能；TFT顯示單元4在微處理器7的控制下進(jìn)行顯示；觸摸屏單元5用于人機(jī)交互界面中信號(hào)輸入；PC通迅單元6用于和PC機(jī)通迅；SD卡存儲(chǔ)單元8用于保存用戶需要保存的數(shù)據(jù)。頻率測(cè)量測(cè)量頻率時(shí)，應(yīng)該首先將待測(cè)信號(hào)1連接到相應(yīng)的信號(hào)輸入通道(最多可同時(shí)連接6路信號(hào))，打開通道，選擇頻率測(cè)量模式。待測(cè)的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理單元2 后變?yōu)橐?guī)則的方波信號(hào)輸入到微處理器7，微處理器7內(nèi)部的捕捉模塊捕捉方波信號(hào)的上升沿或下降沿，每捕捉到兩個(gè)上升沿或下降沿，認(rèn)為此時(shí)過了一個(gè)信號(hào)周期，用微處理器7 內(nèi)部16位定時(shí)器可測(cè)得兩個(gè)上升沿或下降沿之間經(jīng)過了多少系統(tǒng)周期，記為n，由微處理器7的工作頻率可計(jì)算出每個(gè)系統(tǒng)周期的時(shí)間，記為t，則信號(hào)的周期為n*t，信號(hào)的頻率為 IMt0與此同時(shí)，微處理器7內(nèi)部有一個(gè)定時(shí)器用于產(chǎn)生1秒的時(shí)間閘門，每經(jīng)過1秒，定時(shí)器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，微處理器7響應(yīng)該中斷，并在中斷內(nèi)將這1秒內(nèi)測(cè)量的多個(gè)頻率值進(jìn)行平均，將所得平均值做為信號(hào)的頻率值送給TFT顯示4 (假設(shè)1秒時(shí)間內(nèi)，通道1輸入的信號(hào)被捕捉到11個(gè)上升沿或下降沿，則1秒內(nèi)計(jì)算所得的該信號(hào)的頻率值有10個(gè)，那么將這10個(gè)頻率值平均后所得的值作為該信號(hào)的頻率值)，從而大大提高了測(cè)量精度。計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)模塊當(dāng)做計(jì)數(shù)器使用時(shí)，應(yīng)該首先將待測(cè)信號(hào)1連接到相應(yīng)的信號(hào)輸入通道(最多可同時(shí)連接6路信號(hào))，打開通道，選擇計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)模式。待測(cè)的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理單元后變?yōu)橐?guī)則的方波信號(hào)輸入到微處理器7，微處理器7內(nèi)部的捕捉模塊捕捉方波信號(hào)的上升沿或下降沿，每捕捉到兩個(gè)上升沿或下降沿，認(rèn)為此時(shí)過了一個(gè)信號(hào)周期， TFT顯示4的計(jì)數(shù)值加1，例如，開始測(cè)量到當(dāng)前時(shí)刻共捕捉到了 501個(gè)上升沿，則認(rèn)為此時(shí)的計(jì)數(shù)值為500。如圖2所示電源單元3供電示意圖，該模塊正常工作電壓為2V至3. 6V的直流電， 可采用USB供電、電池供電或者外部電源供電等三種方式。若需采用USB與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，建議選用USB供電，USB連接完畢后，無(wú)需外部提供電源，直接借助PC機(jī)通過USB給模塊供電，PC機(jī)輸出的5V電壓經(jīng)過穩(wěn)壓芯片后變?yōu)?. 3V，作為模塊正常工作的電源。若要用外部供電，需注意外部電源輸出電壓應(yīng)在4. 75V到12V之間，外部電源經(jīng)穩(wěn)壓芯片后變?yōu)?3. 3V，作為模塊正常工作的電源。此外，電源單元還包含一個(gè)專門給微處理器供電的3V電池，用于保證頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器表頭模塊突然斷電時(shí)，能夠?qū)σ褱y(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，同時(shí)也用于保證微處理器內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘的正常運(yùn)行。如圖3所示信號(hào)處理單元硬件連接圖，該單元有6個(gè)信號(hào)輸入通道組成，每個(gè)通道都有輸入保護(hù)電路和信號(hào)處理電路組成，如圖3所示。輸入保護(hù)電路用于防止輸入信號(hào)幅值過大或信號(hào)極性不符合要求而導(dǎo)至的對(duì)后續(xù)電路造成的損壞，主要由單向?qū)ǘO管和穩(wěn)壓二極管組成。信號(hào)處理電路用于將輸入信號(hào)進(jìn)行規(guī)則化，主要是將待測(cè)的三角波信號(hào)或正弦信號(hào)整形成方波信號(hào)，便于微處理器對(duì)信號(hào)的上升沿或下降沿進(jìn)行捕獲，信號(hào)處理電路可選用CPLD、高速微處理器或者施密特觸發(fā)器等。TFT顯示及觸摸屏輸入單元該模塊中將觸摸屏覆于TFT上，用戶可直接根據(jù)TFT 上顯示內(nèi)容進(jìn)行操作。采用TFT代替數(shù)碼管顯示，色彩逼真，視覺效果好；采用觸摸屏代替按鍵輸入，簡(jiǎn)化硬件電路，操作方便且可視化，功能強(qiáng)大。圖4為TFT顯示界面圖，如圖所示， TFT顯示分為四個(gè)區(qū)域，其中區(qū)域一為當(dāng)前日期和時(shí)間顯示區(qū)，顯示格式為“時(shí)期和時(shí)間―
-—-__—，，，日期和時(shí)間可通過點(diǎn)擊區(qū)域一來(lái)進(jìn)行調(diào)整。區(qū)域二為顯示區(qū)，該模塊
當(dāng)頻率計(jì)使用測(cè)量頻率時(shí)，有數(shù)值顯示和圖形顯示兩種顯示模式，顯示模式可從區(qū)域四中選擇，數(shù)值顯示模式只能顯示待測(cè)信號(hào)實(shí)時(shí)的頻率值，圖形顯示模式顯示以測(cè)量次數(shù)(η)為橫軸，頻率值(f)為縱軸的二維圖形，能直觀的看出最近200次待測(cè)信號(hào)的頻率波動(dòng)狀態(tài)； 該模塊當(dāng)計(jì)數(shù)器使用計(jì)數(shù)時(shí)，只有數(shù)值顯示一種顯示模式。區(qū)域三為通道選擇區(qū)，從上到下依次為CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6，通過觸摸屏點(diǎn)擊CHX (X=l、2、3、4、5、6)，便可選中通道 CHX。區(qū)域四為功能選擇區(qū)，從左至右，依次為打開/關(guān)閉(默認(rèn)值為“打開”，代表此時(shí)該通道處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)打開某一通道時(shí)，此處顯示“關(guān)閉”)、頻率/計(jì)數(shù)(默認(rèn)值為“計(jì)數(shù)”，代表此時(shí)測(cè)量值為頻率值，當(dāng)點(diǎn)擊此處進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，此處顯示“頻率”)、上升沿/下降沿(默認(rèn)值為“下降沿”，代表此時(shí)測(cè)量方式為上升沿捕捉，當(dāng)點(diǎn)擊此處采用下降沿捕捉時(shí)，此處顯示 “上升沿”)、圖形顯示/數(shù)值顯示(默認(rèn)值為“圖形顯示”，代表此時(shí)顯示方式為數(shù)值顯示方式，每次顯示實(shí)時(shí)的頻率值或計(jì)數(shù)值，點(diǎn)擊此處變換為圖形顯示時(shí)，此處顯示“數(shù)值顯示”)、 保存(點(diǎn)擊此處可對(duì)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行保存)。如圖5為MCU與PC機(jī)通迅時(shí)所需的硬件連接圖，PC機(jī)通迅單元包括USB通迅和 RS232通迅兩個(gè)部分。USB通迅部分可使PC機(jī)通過USB接口與頻率計(jì)表頭模塊進(jìn)行通迅， 采用USB2. 0協(xié)議，通過PC機(jī)對(duì)頻率計(jì)表頭進(jìn)行控制，包括通道的打開和關(guān)閉、測(cè)量模式選擇、觸發(fā)方式選擇、顯示模式選擇、數(shù)據(jù)傳輸和保存。RS232通迅部分可使PC機(jī)通過RS232 接口與頻率計(jì)表頭模塊進(jìn)行通迅，傳輸速率為9600bps，無(wú)校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，通過PC機(jī)對(duì)頻率計(jì)表頭進(jìn)行控制，包括通道的打開和關(guān)閉、測(cè)量模式選擇、觸發(fā)方式選擇、顯示模式選擇、數(shù)據(jù)傳輸和保存。下表為USB通迅和RS232通迅的指令表。PC機(jī)發(fā)送命令頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器表頭返回值命令說明000111握手協(xié)議，表明PC機(jī)與表頭模塊連接成功CHX—0打開第 X (x=l、2、3、4、5、6、7)通道CHX—C關(guān)閉第 X (X=l、2、3、4、5、6、7)通道CHX—N第X通道信號(hào)計(jì)數(shù)值詢問第X通道的信號(hào)計(jì)數(shù)值CHX—F第X通道信號(hào)頻率值詢問第X通道的信號(hào)頻率值CHX—R設(shè)置第X通道為上升沿捕捉CHX—FA設(shè)置第X通道為下降沿捕捉CHX—G設(shè)置第X通道為圖形顯示CHX—D設(shè)置第X通道為數(shù)值顯示CHX—S保存第X通道測(cè)量數(shù)據(jù) 如圖6所示，SD卡存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，由SD卡、SD卡卡座、上拉電阻組成，當(dāng)用戶需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，微處理器通過串行外設(shè)接口 SPI將測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間一起以文本文件格式寸入SD卡內(nèi)，方便進(jìn)一步對(duì)待測(cè)信號(hào)的穩(wěn)定性做分析。 微處理器用于測(cè)量計(jì)算輸入信號(hào)的頻率，驅(qū)動(dòng)TFT顯示，檢測(cè)人機(jī)界面中觸摸屏上的信號(hào)輸入，根據(jù)觸摸屏輸入信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)功能，與PC機(jī)進(jìn)行通迅，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。其具體工作流程如圖7所示。當(dāng)選中某一通道時(shí)(默認(rèn)是CH1，關(guān)閉狀態(tài))，點(diǎn)擊“打開”后，微處理器內(nèi)部開始對(duì)來(lái)自CHX的信號(hào)以默認(rèn)方式進(jìn)行頻率測(cè)量并顯示，用戶也可通過點(diǎn)擊功能選擇區(qū)的相應(yīng)選項(xiàng)對(duì)來(lái)自CHX的信號(hào)進(jìn)行方便的操作。同時(shí)，當(dāng)微處理器接收到如表1所示的通迅指令時(shí)，便會(huì)按指令執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作。
權(quán)利要求1.一種基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)，其特征在于，包括電源單元、信號(hào)處理單元、TFT顯示單元、觸摸屏輸入單元、PC機(jī)通迅單元、SD卡存儲(chǔ)單元和微處理器，待測(cè)信號(hào)通過信號(hào)處理單元進(jìn)行信號(hào)處理后送入微處理器進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，微處理器驅(qū)動(dòng)TFT顯示單元顯示測(cè)試結(jié)果，同時(shí)將測(cè)試結(jié)果保存到SD卡存儲(chǔ)單元，觸摸屏輸入單元將控制指令送入微處理器，微處理器通過PC通迅單元與外進(jìn)行通訊，電源單元為各個(gè)單元供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)，其特征在于，所述信號(hào)處理電路將待測(cè)的三角波信號(hào)或正弦信號(hào)整形成方波信號(hào)，送入微處理器，信號(hào)處理電路可選用CPLD、高速微處理器或者施密特觸發(fā)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)，其特征在于，所述SD卡存儲(chǔ)單元由SD卡、SD卡卡座、上拉電阻組成，微處理器通過串行外設(shè)接口 SPI將測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間一起以文本文件格式寸入SD卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)，其特征在于，所述PC機(jī)通迅單元包括USB通迅和RS232通迅兩個(gè)部分。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于TFT屏顯的觸摸式多功能頻率計(jì)，待測(cè)信號(hào)通過信號(hào)處理單元進(jìn)行信號(hào)處理后送入微處理器進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，微處理器驅(qū)動(dòng)TFT顯示單元顯示測(cè)試結(jié)果，同時(shí)將測(cè)試結(jié)果保存到SD卡存儲(chǔ)單元，觸摸屏輸入單元將控制指令送入微處理器，微處理器通過PC通迅單元與外進(jìn)行通訊，電源單元為各個(gè)單元供電。具有攜帶方便、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，不僅能顯示實(shí)時(shí)頻率值，還可以繪制頻率值的變化曲線；有人機(jī)交互操作界面，可通過USB接口或RS232接口與PC機(jī)通迅，方便實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)信號(hào)頻率值大小的監(jiān)控；可將測(cè)量所得的數(shù)據(jù)和相對(duì)應(yīng)的時(shí)間以文本文件格式保存到SD卡中，便于進(jìn)一步對(duì)所測(cè)信號(hào)頻率的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。
文檔編號(hào)G01R23/10GK202033419SQ20112004474
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者楊圓圓, 瑚琦, 鄭遂, 高鵬飛 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)