專利名稱：智能綜合測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種具有多種測試功能的綜合測試儀，屬于電子測量儀器的技術(shù)領(lǐng)域。
目前各種測量儀器的種類繁多，但大多數(shù)是功能單一的專業(yè)性測試儀器，在檢修或測量其它設(shè)備時，往往需要許多臺各種測試儀器，才能對設(shè)備的性能和技術(shù)指標作出較全面的分析。這對一般的單位來講，無疑是個很大的經(jīng)濟負擔，因為購買一整套儀器設(shè)備，需花費大量的資金，況且有的儀器設(shè)備又不是常用儀器，利用率不高，但不買又解決不了測試問題。此外，使用這一整套測量用的儀器設(shè)備，占用的場地比較大，使用起來不方便。還由于使用的設(shè)備多，攜帶不便，不利于現(xiàn)場測試以及調(diào)試其它儀器設(shè)備。
本實用新型的發(fā)明目的就是針對以上存在的問題設(shè)計制造了一種智能綜合測試儀，它具有體積小，功能多，價格低，智能化、數(shù)字化的特點，能一機多用，便于攜帶。
本實用新型的智能綜合測試儀主要由中心控制部分、功能測試部分，以及顯示部分所組成，根據(jù)其各部分的功能，將該儀器的功能框圖分為如下幾個方面。即鍵盤(1)、中央控制器CPU(2)、程序存貯器(3)、隨機存貯器(4)、顯示器(5)、定時脈沖發(fā)生器(6)、選擇器(7)、多功能輸入、輸出口(8)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A／D(9)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D／A(10)、控制器(11)、頻率通道(12)、分頻器(13)、打印機(14)、電壓換檔(15)、模擬多功能口(16)、輸出通道(17)、函數(shù)發(fā)生器(18)、函數(shù)發(fā)生器換檔(19)、晶體管測量(20)，在線電阻測試(21)，測試換檔(22)。該儀器的核心是中央控制器CPU(2)，它是一塊以MCS－51系列單片機8031為中央處理單元，硬件、軟件互為獨立，又互為交叉，即做到硬軟件資源共享。
本實用新型中的鍵盤(1)由32個輕觸式按鍵組成，掃描式鍵盤電路采用中斷方式，鍵盤合成功能鍵14個，特殊功能鍵2個，數(shù)字鍵16個。中央控制器CPU(2)，該部分由集成電路“TP8031”單片微處理器擔任，在該電路中，除了含有“CPU”外，還有電子計時器、頻率計、計數(shù)器。
微處理單片機8031內(nèi)部有2個16位定時計數(shù)器T0和T1，計時器軟件設(shè)T1為定時器方式，方式控制。方式，控制字TMOD＝10H，中斷優(yōu)先控制字IP＝08H，時間常數(shù)低8位TL1＝B7H，高8位TLH＝3CH，多次中斷間隔為0.1秒，軟件診斷后，決定是加計數(shù)，還是減計數(shù)，即順計時或倒計時，同時查詢A、B、C、D、E、F6個寄存器有無報警，報警時顯示器停止顯示，報警后恢復(fù)時間顯示。
計時器1／10秒進位為10進制，秒位向分位進位為60進制、分位向小時進位為60進制，小時最大計數(shù)為12進制，其中T0作為定時器使用，T1作為計數(shù)器使用，被測頻率通過測試通道經(jīng)74LS390分頻后進入T1計數(shù)器計數(shù)，T0每隔0.1秒中斷一次，10次后CPU以分頻器和計數(shù)器，T1取出計數(shù)值加以顯示，由于是每秒鐘取一次數(shù)據(jù)，故分辨率為1HZ。
計數(shù)器原理同頻率計，只是不受時間閘門控制。
鍵盤的橫向4條線分別與中央控制器CPU(2)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3端相連，其縱向的八條線分別與集成電路“1JC8”的B0～B7口相接。程序存貯器(3)主要由集成電路“1JC5、1JC6”擔任，隨機存貯器(4)由集成電路“1JC7”擔任，其三個存貯器相對應(yīng)的端口相并聯(lián)，并分別與中央控制器CPU(2)及模擬轉(zhuǎn)換器A／D(9)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D／A(10)和控制器(11)以及多功能輸入、輸出口(8)相連接。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器A／D(9)為集成電路“1JC11”和“1JC21”，數(shù)模轉(zhuǎn)換器D／A(10)為集成電路“1JC12”和“1JC23”，控制器(11)由集成電路“1JC13～16”組成，多功能輸入、輸出口(8)由“1JC10”組成。顯示器(5)，采用7位LED發(fā)光數(shù)碼管靜態(tài)顯示，由CPU發(fā)出串行數(shù)據(jù)至74LS164串行移位寄存器接收采用軟件譯碼方式。每一個LED發(fā)光數(shù)碼管對應(yīng)一個驅(qū)動集成電路“74LS／64”，該部分的輸入端與中央控制器CPU(2)的P3.5及P3.4相連接。
定時脈沖發(fā)生器(6)以集成電路“1JC29”為主所組成，同時“1JC29”又作為輸出通道(17)，當開關(guān)K3、K3－2、K3－3、K3－4的位置時，作為函數(shù)發(fā)生器(18)的輸出通道，當開關(guān)(3)位于K3－1時，就作為定時脈沖發(fā)生器，此時，其信號輸入端與中央控制器CPU(2)的P1.7端相連，輸出端接在推動晶體管BG23的基極上，其信號由BG23的發(fā)射極輸出。選擇器(7)為集成電路“1JC9”，多功能輸入輸出口(8)為集成電路“1JC10”，其“10、11”端分別與選擇器(7)的“14”和“2”端相連，其A0～A7分別與分頻器(13)中“1JC17”的“3、5、6、7、13、11、10、9”端相連，其B0～B5口分別與電壓換檔(15)中“1JC18”的“1～6”端相連，其D0～D7端分別與中央控制器CPU(2)的D0～D7相連。電壓換檔(15)由“1JC18”和繼電器JJ～J6所組成，其J1～J6分別與“1JC18”的腳“11～18”相連。
頻率通道(12)由分立元件組成，其輸出端由晶體管1BG29的集電極輸出，通過一只反相器與分頻器(13)的“1”端相連。模擬多功能口(16)集成電路“1JC25、1JC26、1JC27”所組成，該三只集成電路的“11、10、9、3、6、7”分別對應(yīng)地連接在一起，并與測試換檔(22)中的“1JC24”的“11、10、9、3、6、7”端相連。函數(shù)發(fā)生器(18)由集成電路“1JC28”組成，函數(shù)發(fā)生器換檔(18)由集成電路“1JC32”構(gòu)成。“1JC32”“12～15”及“1、2、4、5”端與－12V電源之間分別接有一只小電容，其“3”端與“1JC28”的“10”端相連。
晶體管測量(20)由集成電路“1JC23”及晶體管1BG36、1BG37、1BG38所組成，被測晶體管的發(fā)射極與晶體管1BG38的發(fā)射極相連，并接到－12V的電源上，被測晶體管的集電極接＋12V電源，其基極接在1BG38的集電極上。
智能綜合測試儀的工作原理如下它由中央處理單元(CPU)MCS－51單片機8031為核心，32K的只讀程序存貯器， (EPROM)機存貯器(RAM)和一個七位LED八段數(shù)碼顯示器以及一個32鍵的鍵盤組組成控制系統(tǒng)。以及一路3 1/2 位雙積分型A／D變換器一路8位D／A變換器，一路10分頻計數(shù)器、一路壓控函數(shù)發(fā)生器、一個多功能測試口，一個由運算放大器組成的在線電阻測試系統(tǒng)和一個隨機四針打印機組成測試打印系統(tǒng)。它有三條總線數(shù)據(jù)總線DB，地址總線AB，控制總線CD，所有測控系統(tǒng)均掛在這三條總線上。
整機通電后，CPU時鐘電路發(fā)生時鐘信號，同時內(nèi)部各特殊功能寄存器復(fù)位，程序指 為0000H，同時以EDROM的0000H單元開始取指令，分析指令，執(zhí)行指令，隨即對儀器有關(guān)單元進行初始化操作；設(shè)堆棧指針為30H，設(shè)頻率 中斷服務(wù)程序入口地址為……H。時鐘中斷服務(wù)程序入口地址為……H，以及鍵盤中斷服務(wù)程序入口地址為……H，以及對鍵盤電路初始化，開放鍵盤，設(shè)定函數(shù)發(fā)生器為最低工作頻率，關(guān)閉多功能測試上所有電子開關(guān)，而后發(fā)出通電正常標志，儀器顯示EEP03，同時發(fā)出聲響，后進入CPU自檢以及外部數(shù)據(jù)存貯器的檢查，自檢合格后，儀器顯示P－Good并等待鍵盤命令。
按電壓表鍵后，CPU跳入電壓表管理程序，首先檢查3 1/2 位雙積分型A／D變換器周期信號，一旦檢測到該信號，隨即等待并取千位信號，判定儀器是否超欠量程，若超欠量程；則通過改變8255－BⅡ的輸出控制字改變繼電器接點進行升檔或降檔，使輸入A／D變換的電壓在0～1.999之內(nèi)，而后再分別獲取百位、十位和個位數(shù)據(jù)信號，并送至顯示器進行顯示。雙積分A／D變換器的工作原理是，在一個固定的時間T1內(nèi)，被測電壓VX通過電阻R向電容器C進行第一次積分，即(充電)此時當充電時間一定時、積分電容兩端電壓VC正比于被測電壓的大小(VC∝VX)，通過內(nèi)部開關(guān)控制被測端接入基準電壓V1由于電阻R與電容C未變，即關(guān)系到充放電速率的時間常數(shù)(R×C＝個)不變，所以第二次反向積分時的速率是一定的，而反向積分(即放電)時間(T2)正比于積分電容上的電壓大小(T2∝VC)，此時對T2時間計數(shù)即得到被測電壓的數(shù)值。其數(shù)學(xué)模型如下VC＝ (V)/(Rc) ∫idt＝ 1/(C) ∫ (V)/(R) dt鍵盤電路儀器開機初始化，由164既1JC8控制的8根列線全部輸出“0”即開放鍵盤，鍵盤的4根行線分別接入CPU，P1口的P1.0～P1.3，同時4個線被上偏電阻拉成高電平，一旦存在一鍵按下與4個行線相連的與門電路出現(xiàn)“0”即向CPU提出中斷申請，CPU響應(yīng)后，測試行線判定是那一行申請的中斷，并記下行值，而后再查列線是那一列有鍵按下，此時查到的行值加上列值即是鍵值，并帶回到調(diào)用程序，供分析鍵值是數(shù)據(jù)？這是命令，并作出相應(yīng)動作。
顯示電路本儀器采用靜態(tài)顯示方案，儀器把需要顯示的數(shù)據(jù)送入顯示緩沖區(qū)68H～6EH，顯示程序，從顯示緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)通過軟件譯碼，譯成字型碼并送至164的數(shù)據(jù)輸入端，間時由CPU控制產(chǎn)生移位脈沖，把字型碼送至LED顯示器。
按下頻率鍵后，程序跳入頻率計管理程序，首先對CPU內(nèi)部的一個16位計數(shù)器清零，再對雙10分頻的分頻器390清零，爾后設(shè)定定時計數(shù)器1為時鐘閘門控制，時間常數(shù)設(shè)定0.1秒，溢出中斷定時計數(shù)器2為頻率計數(shù)器，當打開時間閘門后，定時器開始計時，計數(shù)器同時計頻，時間閘門到后，即關(guān)閉分頻器的輸入端，通過I／o接口8255的A口取分頻器的數(shù)據(jù)為低2位再取定時計數(shù)器2的數(shù)據(jù)經(jīng)過二進制對10進制變換為高五位，兩者合成后即為頻率計所記錄的頻率。周而復(fù)始從而可以不斷地測出頻率。
按下函數(shù)發(fā)生器鍵后，即進入函數(shù)發(fā)生器管理程序，并以顯示緩沖區(qū)取操作者鍵入所需頻率數(shù)經(jīng)計算后定檔，即通過電子開關(guān)051把選中的電容器接入8038，壓控振蕩器，同時由CPU控制的8位D／A數(shù)模轉(zhuǎn)換器0832產(chǎn)生控制電壓，頻率控制采用二分法逐次逼近，方法是，首先向D／A送中間數(shù)80H，后測壓控振蕩器發(fā)出的頻率，若大于式小于所需頻率則改變，送入D／A的數(shù)據(jù)，即原送入數(shù)80H加減上次送入數(shù)的一半40H(上次送入數(shù)80H÷2＝40H)這樣，不管什么數(shù)最多也只需七次即可選中所需頻率。
按下在線電阻測試程序排入在線電阻測試、管理程序，在被測電阻在線條件下，要準確地測出阻值就必須消除其它阻值的分流影響，這里采用電隔離分流技術(shù)，其基本原理是不管實際電路多么復(fù)雜，通?？偪砂驯粶y電阻RX兩端的分流元件等效地看成與它并聯(lián)的兩個互相串聯(lián)的電阻R1、R2即看成如下圖所示三角網(wǎng)絡(luò)。
測量時設(shè)法讓R1或R2兩端電位相等，也就是說使R1或R2兩端壓降為另，這樣R1或R2中因沒有電流流過了如同斷路一樣，從而為在線測試排除了故障。
采用本實用新型的智能綜合測試儀，其優(yōu)點為1、具有正計時、反計時及定時報警的功能。
2、有任意設(shè)定數(shù)的定數(shù)脈沖發(fā)生功能。
3、可作頻率計和計數(shù)器使用。
4、具有自動換檔的電壓、電流測試功能。
5、能夠測試PNP型和NPN型晶體三極管及二極管。
6、具有數(shù)據(jù)記錄與打印的功能，可打印ASIC碼與數(shù)字，并具有5×7點和12×11點陣兩種。
7、能自動分檔對電阻進行在線和離線測試。
8、函數(shù)發(fā)生器具有方波、三角波、正弦波的波形輸出。
因此，本實用新型的智能綜合測試儀具有非常廣的用途，可一機多用，對使用者來說，可以節(jié)省大量的費用。此外，該儀器體積小、成本低、便于攜帶。


圖1是本實用新型的電路框圖。
圖2是本實用新型中選擇器(7)、多功能輸入輸出口(8)、分頻器(13)、電壓換檔(15)的電路原理圖。
圖3是本實用新型中定時脈沖發(fā)生器(6)、輸出通道(17)、函數(shù)發(fā)生器(18)，函數(shù)發(fā)生器換檔(19)的電路原理圖。
圖4是顯示器(5)的電路原理圖。
圖5是中央控制器CPU(2)的電路原理圖。
圖6是鍵盤(1)的電路原理圖。
本實用新型的實施方案如下鍵盤(1)采用32個鍵的鍵盤，中央控制器CPU(2)采用MCS－51系列的TDB8031集成電路。程序存貯器(3)由2片“27128”組成32KB的監(jiān)控管理程序，其外部數(shù)據(jù)存貯(即隨機存貯器(4)由1片靜態(tài)存貯器“6116”組成。顯示器(5)采用7位LED發(fā)光數(shù)碼器，其對應(yīng)的驅(qū)動電路為“74LS164”。定時脈沖發(fā)生器(6)及輸出通道(17)由集成電路“318”擔任，選擇器(7)由集成電路“253”擔任。多功能轉(zhuǎn)入輸出口(8)為集成電路“8255”，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A／D(9)及數(shù)模轉(zhuǎn)換器D／A(10)分別為“244”和“14433”及“0832”。控制器(11)由4片型呈為“373”的集成電路組成，分頻器(13)由型號為“390”的集成電路擔任，打印機(14)采用有ASCⅡ碼和漢字打印功能的，字形有5×7點陣和11×12點陣兩種，機頭的型號為MODEL－150Ⅱ型4針式打印頭。電壓換檔(15)所用的集成電路型號為“1413”，模擬多功能口(16)采用三片型號為“4051”的集成電路，函數(shù)發(fā)生器(18)和函數(shù)發(fā)生器換檔(19)所用集成電路的型號分別為“8038”和“4015”。此外，電源部分共有4種電壓輸出，其輸出電壓分別為＋5V、＋12V、－12V和另一組＋5V。
根據(jù)以上所述，便可組成本實用新型的智能綜合測試儀。
權(quán)利要求1.一種用于電子儀器設(shè)備測量的綜合測試儀，由電源部分、信號發(fā)生部分、信號處理部分，以及顯示輸出部分所組成，其特征在于該智能綜合測試儀包括鍵盤(1)、中央控制器CPU(2)、程序存貯器(3)、隨機存貯器(4)、顯示器(5)、定時脈沖發(fā)生器(6)、選擇器(7)、多功能輸入輸出口(8)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D(9)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A(10)、控制器(11)、頻率通道(12)、分頻器(13)、打印機(14)、電壓換檔(15)、模擬多功能口(16)、輸出通道(17)、函數(shù)發(fā)生器(18)、函數(shù)發(fā)生器換檔(19)、晶體管測量(20)、在線電阻測試(21)、測試換檔(22)，其中電壓換檔(15)的集成電路“1JC18”的腳“1～6”端分別與多功能輸入、輸出口(8)的“1JC10”腳“18～23”端相接，“1JC18”的腳“11-16”端分別與繼電器J1～J1相接；函數(shù)發(fā)生器(18)中“1JC28”的腳“10”與函數(shù)發(fā)生器換檔(18)中“1JC32”的腳“3”相連，“1JC32”中的腳“12-15”及腳“1、2、4、5”分別接有一只小電容，其小電容的另頭接-12V電源；多功能輸入、輸出口(8)即“1JC10”的A0～A7口分別與分頻器(13)即“1JC17”的“3、5、6、7、9、10、11、13”端相連接；定時脈沖發(fā)生器(6)由集成電路“1JC29”為主所組成，其輸出端接在晶體管BG23的基極；顯示器(5)由7位LED發(fā)光數(shù)碼管加上其驅(qū)動電路“74LS164”所組成，其輸入端與中央控制器CPU(2)中的P3.1、P3.4所連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能綜合測試儀，其特征在于所述的定時脈沖發(fā)生器(6)和輸出通道(17)采用同一個集成電路“1JC29”，用作定時脈沖發(fā)生器時，開關(guān)K3位于K3－1的位置，用于輸出通道功能時，開關(guān)K3位于K3－2、K3－3、K3－4的位置。
專利摘要智能綜合測試儀是一種測量功能的智能化、綜合化的測試儀器，它主要由鍵盤、中央控制器、程序存貯器、顯示器、多功能輸入、輸出口，模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器、函數(shù)發(fā)生器、打印機、模擬多功能口以及頻率通道、輸出通道、晶體管測試在線電阻測試等所組成，該儀器體積小、重量輕、造價低，測試功能多，便于攜帶，能廣泛適用于各種測試場合。
文檔編號G01D21/02GK2060222SQ89219319
公開日1990年8月8日 申請日期1989年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月30日
發(fā)明者屠錫瑜, 韓益利, 郭旭欣 申請人:南京軍區(qū)司令部防化技術(shù)研究所, 煤炭科學(xué)研究總院南京研究所