專利名稱：智能數字查線儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種查線儀，更具體地涉及一種智能數字查線儀。
已有的查線儀是用電阻法設計的模擬式查線器，實際工效很低。中國專利CN2084202U公開了一種數字式查線儀，雖然解決了用電阻法設計的模擬式查線器存在的一些問題，但仍有如下缺點1、整機需要二套不同電壓等級的電源，即測量用直流電源和數字邏輯電路用電源(一般為5V)。由于主令編碼儀中多個單向導電元件采用串聯(lián)結構，因此測量用直流電源必須遠遠高于5V，否則，主令編碼儀中單向導電元件的串聯(lián)形式將沒有實際意義，至少影響擴展查線容量，同時還需要對高于5V的高電平作特殊處理，才能提供給普通數字邏輯電路。
2、檢碼儀部分設置與查線容量相同的選顯開關，這種查線容量與選顯開關對應的方案，所用的選顯開關數量很大，不但使儀器本身體積增大，成本提高，而且也給生產制造帶來不便。
3、由于檢碼儀部分每一個接線端子和選顯開關對應的純硬件電路結構，按一個選顯鍵顯示一個線號，只有當所有鍵都按過，線號都顯示完并記下以后，才可解下接于始未端接線端子上的所有導線，查線效率受到較大影響。
本實用新型的目的是為了克服現有技術中的不足之處，而提供一種整機只使用5V電源，所查線路兩端不用預設一根公共線、只設極少按鍵、查線效率高、操作簡便、體積小、耗電省、成本低、容易擴展查線容量的智能數字查線儀。
本實用新型的目的是這樣實現的它包括定號器和查號器兩大部分。定號器由具有單向導電作用的元件矩陣(可以是簡化的、最簡化的、非簡化的)和定號接線端子相連構成。非簡化的具有單向導電作用元件(以下均以二極管為例說明)矩陣與定號接線端子的連接方式是前邊的一個定號接線端子連線到后邊的每一個定號接線端子連線間都接有一個正向連接的二極管(或后邊的一個定號接線端子連線到前邊每一個定號接線端子連線間都接有一個反向連接的二極管)。此矩陣可以簡化，只保留主對角線上的二極管(或只保留第一行上的二極管)就成為最簡化形式，若查線容量為n根線，需用n－1個二極管。查號器由單片機和受控于單片機的輸出電子開關、輸入電子開關、顯示電路、操作(＋)鍵、操作(－)鍵、操作R鍵以及與輸入輸出電子開關相連的查號接線端子構成。在輸入輸出電子開關和查號接線端子共同連線的每一根線上都接有上拉電阻或下拉電阻。待查線路一端各導線與定號器各端子任意相接就被規(guī)定了與定號接線端子號相同的十進制線號；待查線路另一端與查號器各端子任意相接。本實用新型在加電或按R鍵后進入準備好查線狀態(tài)，并顯示準備好標志，這時按(＋)鍵，瞬即各導線對應的線號就被查出并存于單片機的內存貯器中，同時顯示查完信息。然后，每按一次(＋)鍵，就正向順序顯示一導線的查號端號和對應的定號端號(即同時顯示出兩個號)，連續(xù)按(＋)鍵快速連續(xù)正向顯示。每按一次(－)鍵就逆向順序顯示一導線的查號端號和對應的定號端號，連續(xù)按(－)鍵快速連接逆向顯示。
當查線儀進入準備好查線狀態(tài)時，不按(＋)鍵而按(－)鍵就進行電源電壓是否低于規(guī)定值檢查，再按(－)鍵就進行輸出、輸入電子開關之間通路是否正常的檢查。
本實用新型與現有技術相比，由于不需要專用的測量用直流電源，不需要設置與查線容量對應的很多選顯開關，只要線路始未端導線接上，瞬即就能把線號查出并存貯起來，因此本實用新型具有查線效率高、操作維護使用簡便、體積小、耗電省、成本低、容易擴展查線容量、抗干擾能力強等優(yōu)點，是一種理想的智能數字查線儀。
附圖圖面說明

圖1為本實用新型的電路結構方框圖。
圖2為本實用新型的定號器的具有單向導電作用元件矩陣為非簡化形式時，查線原理圖(圖中以查8路導線為例，省略了操作鍵、顯示電路、電源自檢電路)。
圖3為本實用新型的定號器的具有單向導電作用元件矩陣為最簡化形式時，查線原理圖(圖中以查8路導線為例，省略了操作鍵、顯示電路、電源自檢電路)。
圖4為本實用新型采用置“1”法時的查線原理圖(對應圖3)。
圖5為本實用新型的軟件的主模塊工作流程圖。
圖6為本實用新型的軟件查號處理模塊示意流程圖。
圖7為本實用新型把定號器中單向導電作用元件矩陣化為最簡化時，查出一根導線號的軟件示意流程框圖(以圖3中的接線為例)。
下面結合(附圖)實施例對本實用新型作進一步詳述本實用新型由定號器(1)和查號器(4)兩部分構成。參見圖1，定號器(1)由具有單向導電作用的元件矩陣和定號接線端子(2)相連構成。之所以稱其為定號器(1)，是因為被查線路導線(3)接于定號器(1)F1端子就被規(guī)定為1號線，接于F2端子就被規(guī)定為2 號線，接于Fi端子就被規(guī)定為1號線。查號器(4)由查號接線端子(5)、輸出電子開關(7)、輸入電子開關(6)、上拉電阻(8)、單片機(9)、顯示電路(10)、操作(＋)鍵(11)、操作(－)鍵 (12)、操作R鍵(13)、電源電壓檢測電路(14)構成。待查導線(3)接于定號接線端子(2)和查號接線端子(5)之間，查號接線端子(5)的另一端分別與輸出電子開關(7)的輸出側和輸入電子開關(6)的輸入側連接，同時在查號接線端子(5)與輸出電子開關(7)和輸入電子開關(6)共同相連的每一根線路上還接有上拉電阻(8)，輸出電子開關(7)、輸入電子開關(6)、數字顯示電路(10)與單片機(9)相連，受單片機(9)控制，另外與單片機(9)相連的還有電源電壓檢測電路(14)、三個用于全部功能的操作(＋)鍵(11)、操作(－)鍵(12)、操作R鍵(13)。
參見圖2，本實用新型實施例的定號器(1)中具有單向導電作用的元件矩陣為非簡化形式，當查線容量為8根時，定號器(1)中二極管矩陣與定號接線端子(2)的連接規(guī)律是定號接線端子(2)的F1到后邊每一個定號接線端子(2)的F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8之間都接有一個正向連接的二極管D11、D12、 D13、D14、D15、D16、D17，定號接線端子(2) 的F2到后邊每一個定號接線端子(2)的F3、F4、F5、F6、F7、F8之間都接有一個正向連接的二極管D22、D23、 D24、D25、D26、D27，亦即定號接線端子(2)的Fi到后邊的定號接線端子(2)Fi＋1、Fi＋2……F8之間都接有一個正向連接的二極管Dii、Di(i＋1)、Di(i＋2)……Di7(i＝1～7)。
查接于查號接線端子(5)C1上的線號。單片機(9)控制輸出電子開關(7)向C1端子輸出“0”，定號器(1)的定號接線端子(2)的F7也變?yōu)椤?”，通過D16使F1端子鉗位到“0”，通過D26使F2端子鉗位到“0”，通過D36使F3端子鉗位到 “0”，通過D46使F4端子鉗位到“0”，通過D56使F5端子鉗位到“0”，通過D66使F6端子鉗位到“0”，因此，查號接線端子(5)的C1～C8的狀態(tài)為00001000，然后由輸入電子開關(6)讀入C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8狀態(tài)于單片機(9)內存貯器中，由單片機(9)中軟件計算“0”的個數為7，這正是接于C1端子上導線的線號，并存貯起來。
查接于查號接線端子(5)C2上的線號。單片機(9)控制輸出電子開關(7)向C2端子輸出“0”，由于二極管單向導電作用，其它二極管均處于反向截止狀態(tài)，只有定號接線端子(2)F1和查號接線端子(5)的C2自身為“0”，其它定號接線端子(2)的F2～F8均為“1”，因此，查號接線端子(5)的C1～C8的狀態(tài)為10111111，然后由輸入電子開關(6)讀入C1～C8的狀態(tài)10111111于單片機(9)內存貯器中，由單片機(9)軟件計算“0”的個數為1，這就是接于C2端子導線的線號。
查接于查號接線端子(5)C3上的線號。單片機(9)控制輸出電子開關(7)向C3接線端子輸出“0”使定號接線端子(2)的F6為“0”，通過D15使F1端子鉗位到“0”，通過D25使F2端子鉗位到“0”，通過D35使F3端子鉗位到“0”，通過D45使F4端子鉗位到“0”，通過D55使F5端子鉗位到“0”，由輸入電子開關(6)讀入C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8各端子的狀態(tài)10001000于單片機(9)內存貯器中，軟件計算其“0”的個數為6，這就是接于C3端子上導線的線號，并存貯起來。
以此類推，查出接于C4端子上的導線號為5，接于C5端子上的導線號為8，接于C6端子上的導線號為3，接于C7端子上的導線號為4，接于C8端子上的導線號為2。
上述查線過程是將被查導線(3)一端接于定號接線端子(2)上，另一端接于查號接線端子(5)上，當加電或按操作R鍵(13)后，查號器(4)就處于準備好查線狀態(tài)，顯示電路(10)顯示準備好信息。然后按操作(＋)鍵(11)，各線號立即查完并存于單片機(9)內存貯器中，顯示電路(10)顯示“0802”，即表示查完也表示查號器(4)的查號接線端子(5)C8接的是2號線，若按操作(－)鍵(12)，顯示“0704”，表示F7端子接的是4號線，若再接操作(－)鍵(12)，顯示“0603”表示F6端子接的3號線，如此可以依次顯示出“0508”、“0405”、“0306”、“0201”、“0107”，這是逆向顯示，也可按操作(＋)鍵(11)順向顯示“0107”、“0201”、“0306”、“0405”、“0508”、“0603”“0704”、“0802。
參見圖3，本實用新型實施例的定號器(1)中具有單向導電作用的元件矩陣為最簡化形式，當查線容量為8根時，其定號器(1)中二極管矩陣與定號接線端子(2)的接線規(guī)律是只保留主對角線上的二極管D11、D22、D33、D44、D55、 D66、D77，或只保留第一行二極管D11、D12、D13、 D14、D15、D16、D17，這時，定號接線端子(2)中前一個端子只與其相鄰的后一個端子之間接有一個正向連接的二極管。
查接于查號接線端子(5)C1上的線號，(以硅管正向壓降約為0.7V計)。單片機(9)控制輸出電子開關(7)向C1端子輸出“0”——→F8端子為“0”——→通過D77鉗位作用使F7端子為“0”(約為0.7V)——→D66又使F6鉗位到0.7＋0.7＝1.4V——→D55又使F5鉗位到1.4V＋0.7V＝2.1V——→D44又使F4鉗位到2.1V＋0.7V＝2.8V——→D33又使F3鉗位到2.8V＋0.7V＝3.5V——→D22又使F2鉗位到3.5V＋0.7V＝4.2V，F1約為5V。這樣，由輸入電子開關(6)讀入的C1～C8狀態(tài)中，C1和C5為可靠的低電平“0”，顯然這樣一次輸出與輸入無法查出接到一個端子上的導線號。解決的辦法是在不違背只使用5V電源的前提下，發(fā)揮單片機(9)的智能作用，以本實用新型專門設計的軟件來實現這就是每查一個導線號采用多次輸出、輸入的方法，以把二極管矩陣化為最簡。參見圖7，從圖7中可以看出，當向某個端子輸出“0”時，除本身外，有“0”輸入則線號計數器加1，然后再向有“0”輸入的端子輸出“0”……，直至向某個端子輸出“0”而無其它“0”輸入時，接于該端子上的導線號就被查出，其線號為線號計數器內容加1。
由上述本實用新型實施例可以看出，這是一種由輸出電子開關(7)輸出“0”的方法，可簡稱為置“0”法，與之對應的方法是輸出“1”的方法，簡稱置“1”法，參見圖4，置“1”法對應的硬件結構也適應于定號器(1)中二極管矩陣的非簡化、簡化結構，但查號器(4)中的電阻排是由下拉電阻組成，且定號器(1)中接線端子號的排列順序與圖3相反。本實用新型是建立在整機只使用5V電源基礎上的。所用5V電源只提供一級二極管的正向壓降(鍺管約0.3V，硅管約0.7V)，用置“0”法向某個端子輸出“0”，經一級二極管電壓降后所得“0”電位在0.8V以下，是標準低電平，而用置“1”法向某個端子輸出“1”，經一級二極管電壓降后所得高電位在4V以上。因此對“0”、“1”電平信號不需做特殊處理就能直接輸入。
參見圖5，可以看出整機軟件工作過程，同時可以看出本實用新型的主要功能。軟件每完成一件工作后立即進入低功耗等待狀態(tài)，在有中斷信號產生后才能脫離此狀態(tài)，在完成下一件工作后，仍又進入低功耗等待狀態(tài)，這就是本實用新型耗電省的原因之一。當使用NMOS單片機(9)時，低功耗等待不起作用。
參見圖6，由圖中可以看出整個查線過程是受查號計數器控制，從查號器(4)第一個端子開始查號，直至把接于所有端子的導線號查出為止。
本實用新型所述的5V電源，在電路中若含TTL芯片，工作電壓為5±5％V，可由交流電源整流穩(wěn)壓獲得；若全部芯片采用CMOS或高速CMOS、單片機(9)采用CHMOS型，工作電壓為5±20％V。后者情況下，本實用新型可采用電池供電(普通1.5V電池4節(jié)，可充電1.2V電池4節(jié)均可)。
本實用新型的硬件和軟件，在不違背本發(fā)明構思的前提下可以做適當變化，例如可增加幾個操作鍵，上拉電阻或下拉電阻(8)可用分立電阻也可用電阻排。具有單向導電作用的元件可用晶體二極管，也可由晶體三極管的PN結引出線構成，還可以把具有單向導電作用元件的矩陣集成到一個芯片上。本實用新型的輸出電子開關(7)可以是能輸出高電平“1”和低電平“0”的具有譯碼功能的集成邏輯門電路，分立邏輯門電路、光電開關、譯碼器、模擬開關。本實用新型的輸入電子開關(6)可以是集成三狀態(tài)門、集成三狀態(tài)緩沖器、三狀態(tài)接收器、三狀態(tài)驅動器、模擬開關、光電開關、晶體管分立開關。本實用新型在軟件上做一些改動，可以實現正向自動循環(huán)顯示或逆向自動循環(huán)顯示、查線儀加電就自動進行自檢等。
權利要求1.一種智能數字查線儀，包括定號器(1)、查號器(4)，其特征在于a，定號器(1)中具有單向導電作用元件構成的矩陣是非簡化形式、簡化形式、最簡化形式和與單向導電元件矩陣相連的定號接線端子(2)，接于定號器(1)定號接線端子(2)上的待查導線(3)被規(guī)定了與定號接線端子(2)號相同的導線號；b、查號器(4)包括起智能作用的單片機(9)，受單片機(9)控制的輸出電子開關(7)和輸入電子開關(6)，輸出電子開關(7)的輸出線和輸入電子開關(6)的輸入線相連后與查號器(4)的查號接線端子(5)相連，查號接線端子(5)又與待查導線(3)的另一端相接；c、輸出電子開關(7)的輸出線、輸入電子開關(6)的輸入線和查號接線端子(5)相連的每一根線上都接有上拉電阻或下拉電阻(8)；d、用于主要功能的(＋)、(－)、(R)操作鍵。
2.根據權利要求1所述的智能數字查線儀，其特征在于整機只使用5伏電源。
3.根據權利要求1所述的智能數字查線儀，其特征在于定號器(1)中具有單向導電作用元件構成矩陣的非簡化形式的連接規(guī)律是定號接線端子(2)中前一邊的一個端子到后邊每一個端子間都接有一個正向連接的具有單向導電作用的元件。
4.根據權利要求1所述的智能數字查線儀，其特征在于定號器(1)中具有單向導電作用元件構成的矩陣的簡化形式是除了只保留主對角線上單向導電作用元件或除了只保留第一行單向導電作用元件外，還有選擇的保留其它若干單向導電元件。
5.根據權利要求1所述的智能數字查線儀，其特征在于定號器(1)中具有單向導電作用元件構成的矩陣最簡化形式是只保留主對角線上單向導電作用元件或只保留第一行單向導電作用元件，這時定號接線端子(2)中前一個端子只與相鄰后一個端子間接有一個正向連接的單向導電作用元件。
6.根據權利要求1所述的智能數字查線儀，其特征在于定號器(1)中具有單向導電作用的元件是晶體二極管、由晶體三極管的PN結間引出線構成的單向導電作用元件、把具有單向導電作用元件的矩陣集成到一個芯片上。
7.根據權利要求1所述的智能數字查線儀，其特征在于輸出電子開關(7)為能輸出高電平“1”和低電平“0”的具有譯碼功能的集成邏輯門電路、分立邏輯門電路、光電開關、譯碼器、模擬開關。
8.根據權利要求1所述的智能數字查線儀，其特征在于輸入電子開關(6)為集成三狀態(tài)門、集成三狀態(tài)緩沖器、三狀態(tài)驅動器、三狀態(tài)接收器、模擬開關、光電開關、晶體管分立開關。
專利摘要本實用新型涉及一種智能數字查線儀，它由定號器和查號器兩部分構成。定號器包括具有單向導電作用的元件矩陣和接線端子；查號器包括輸出電子開關、輸入電子開關、單片機、數顯電路、操作鍵和接線端子。本實用新型與現有技術相比，不用一根公共線、不用比5V電源高很多的測量用直流電源，不用設置很多與查線容量相同的選顯按鍵，同時具有記憶自檢能力、操作維護方便、查線效率高、耗電省、成本低等優(yōu)點。
文檔編號G01R31/02GK2117618SQ92205890
公開日1992年9月30日 申請日期1992年3月30日 優(yōu)先權日1992年3月30日
發(fā)明者張建忠 申請人:張建忠