一種數字電壓表模塊的製作方法

2023-10-26 06:35:37 2

專利名稱：一種數字電壓表模塊的製作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種數字電壓表模塊，尤其適用於工業及民用數字面板表，也適用於數字萬用表及其他手持儀表或便攜儀表。
二背景技術：
傳統的數字電壓表不論是 位、 位，若增加前端測量電路可組成各種工業及民用儀表和各類用途的測量儀器面板表，已得到了廣泛地應用。但它們一般是非智能化產品，又缺少與計算機系統的接口，不能直接與計算機連接使用，因而使應用受到了一定限制。
三
發明內容
技術問題本實用新型的目的是提供一種能夠直接與計算機連接使用的具有USB及RS-232接口的數字電壓表模塊。
技術方案本實用新型一種數字電壓表模塊，包括A/D轉換電路U2，其特徵在於在所述A/D轉換電路上連接有一個單片機U1，單片機U1通過接口線連接一個USB接口電路U3；單片機U1用2位接口線通過雙刀雙擲開關連接USB接口電路U3的控制線，並連接RS-232接口電路U4；被測電壓接入A/D轉換電路U2，A/D轉換電路U2的LED段碼驅動信號和位驅動信號連接LED顯示。單片機U1型號為AT89C2051；A/D轉換電路U2型號為MAX1499；單片機負責對A/D轉換電路MAX1499的內部各工作寄存器進行初始化、測量過程的監控，並控制與PC機的數據通信，由此實現智能化測量。USB接口電路U3型號為CY7C63001；雙刀雙擲開關S1的1、2端接單片機U1的P3.0、P3.1，3、5端接RS232接口電路U4的數據輸入輸出11、12端，4、6端接U3的P1.0、P1.1。採用MAX1499位A/D轉換器實現對輸入電壓的測量。其功能及性能完全可替代雙積分型的ICL7106/7、ICL7135、MC14433等A/D轉換電路，既能對電壓信號進行測量，又可直接驅動LED數碼管顯示結果。MAX1499的測量數據還可以通過其SPI串行總線將數據傳送到單片機，並通過與單片機連接的USB接口控制電路將測量數據傳送上位PC機USB接口，以得到PC機的處理，PC機可通過軟體對數據進行處理、保存，也可將處理的數據重新傳回至MAX1499顯示。數據也可通過RS-232接口傳送，這種傳送根據現有技術能方便地實現紅外傳送或射頻無線傳送。由於在任一時刻，傳送只能是一種方式，為了減少I/O線的使用，用一個雙刀雙擲開關切換電路，以實現單片機P3.0、P3.1引腳的功能復用，通過軟體可識別USB或RS-232接口的數據。
技術效果本實用新型一種數字電壓表模塊，由於在A/D轉換電路上連接一個單片機U1，A/D轉換電路又採用了MAX1499，在構成數字電壓表或數字面板表時，同傳統電路比，省掉了外部精密積分電容、自校零電容、外部時鐘源、外部參考源，可直接驅動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664μA。可在單電源2.7V～5.25V下工作，輸入測量信號±200mV或±2V，兩種量程自動切換，1個計數位最小為10μV。該模塊由廉價的單片機控制，以實現智能化測量，它具有計算機通信能力，既可獨立工作，測量電壓並顯示測量數據，也可聯機工作，將測量結果傳送至計算機處理或保存，還可由計算機控制，組成數據採集系統或各種虛擬儀器。該模塊結構簡單，體積小，成本低，功耗低，測量精度高，使用靈活，非常適用於工業、民用儀器儀表，利於擴展成各種帶計算機接口的儀表，也能組成數據採集器。
四

附圖是本實用新型電路原理圖。
五具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的一個實施例作進一步說明本實用新型一種數字電壓表模塊，主要由電路U1～U4組成。U1為AT89C2051單片機，U2為∑-Δ型 位A/D轉換電路MAX1499，U3為USB接口電路CY7C63001，U4為RS-232電平轉換電路MAX232。該數字電壓表模塊有兩種工作模式獨立工作模式及聯機工作模式。
單片機U1在聯機使用中負責控制A/D轉換電路U2MAX1499、USB接口電路U3CY7C63001的數據傳送。在模塊獨立使用中，不與PC機通信，單片機只對MAX1499進行結果判斷、量程控制、結果顯示控制(可控制小數點顯示位置)，而MAX1499通電後，會自動設為獨立工作模式。
單片機U1通過P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.7與A/D轉換電路U2連接，P3.2接U2的EOC，單片機檢測到EOC引腳低電平表示新的A/D轉換結果已存入MAX1499內部結果寄存器；P3.3接U2的CS端，P3.3發出低電平信號用於控制MAX1499的SPI串行口數據輸出(在MAX1499數據輸出期間，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串行同步時鐘輸入端，單片機用P3.5發同步脈衝控制每位數據的輸入/輸出。單片機U1的P1.0～P1.7接USB接口電路U3的P0.0～P0.7，實現數據傳送；U1的P3.0、P3.1通過雙刀雙擲開關S1接U3的P1.0、P1.1，作為數據傳送時單片機的控制信號。
U1的P3.0、P3.1接雙刀雙擲開關S1的1、2端，S1的3、5端接RS-232電平轉換電路U4引腳11、12端，S1的4、6端接U3的P1.0、P1.1。若S1開關1，2端接3，5，是單片機用RS-232接口傳送數據，若S1的1、2端接4，6端，是採用USB接口傳送數據。U3引腳D+，D-接USB連接器J1，J1連接PC機的USB接口。
A/D轉換電路U2的20～24、26～28引腳接LED顯示器的七段碼和小數點驅動端，U2的14、15、17、18、19引腳接LED顯示位驅動端，即可直接驅動 共陰極LED數碼管顯示。U2的30引腳接電位器P1的中間頭，該引腳為LOWBAT電源電壓監測端，電位器P1的中間頭提供一定比例的電源電壓以供監控。U2的1引腳REF+與地之間接電容C11，32引腳REF-接地，這樣U2可使用內部基準電壓；U2的2，3引腳接測量電壓輸入信號；U2的4引腳通過電阻R3接地，該端為LED段電流控制端；U2的25引腳VLED接VCC電源，該端是LED顯示器段驅動電源輸入端；U2的16引腳接地，該端為LED顯示器段驅動器的地；U2的8引腳接地，該引腳為CLK外部時鐘輸入端，本實用新型使用內部時鐘。
U2MAX1499A/D轉換接口電路能對±200mV或±2V信號進行測量，單片機通過U2的SPI口(引腳11、12、13)檢測MAX1499內部狀態寄存器Bit6、Bit5，若Bit6＝1為超量程，若Bit5＝1為欠量程，進而對MAX1499內部控制寄存器Bit5置0或1以實現量程轉換。
整個模塊由+5V單電源供電。
權利要求1.一種數字電壓表模塊，包括A/D轉換電路U2，其特徵在於在所述A/D轉換電路上連接有一個單片機U1，單片機U1通過接口線連接一個USB接口電路U3；單片機U1用2位接口線通過雙刀雙擲開關連接USB接口電路U3的控制線，並連接RS-232接口電路U4；被測電壓接入A/D轉換電路U2，A/D轉換電路U2的LED段碼驅動信號端和位驅動信號端連接LED顯示。
2.根據權利要求1所述的數字電壓表模塊，其特徵在於所述的單片機U1型號為AT89C2051。
3.根據權利要求1所述的數字電壓表模塊，其特徵在於所述的A/D轉換電路U2型號為MAX1499。
4.根據權利要求1所述的數字電壓表模塊，其特徵在於所述的USB接口電路U3型號為CY7C63001。
5.根據權利要求1所述的數字電壓表模塊，其特徵在於所述雙刀雙擲開關S1的1、2端接單片機U1的P3.0、P3.1，3、5端接RS232接口電路U4的數據輸入輸出11、12端，4、6端接U3的P1.0、P1.1。
專利摘要本實用新型一種數字電壓表模塊，在A/D轉換電路上連接有一個單片機，單片機通過接口線連接一個USB接口電路；單片機用2位接口線通過雙刀雙擲開關連接USB接口電路的控制線，並連接RS－232接口電路；被測電壓接入A/D轉換電路，A/D轉換電路U2的LED段碼驅動信號和位驅動信號連接LED顯示，實現智能化測量，它具有計算機通信能力，既可獨立工作，測量電壓並顯示測量數據，也可聯機工作，將測量結果傳送至計算機處理或保存，還可由計算機控制，組成數據採集系統或各種虛擬儀器。其模塊結構簡單、體積小，功耗低，測量精度高，使用靈活，具有廣泛的實用性。
文檔編號G01R19/25GK2874513SQ20062006963
公開日2007年2月28日 申請日期2006年2月24日 優先權日2006年2月24日
發明者崔亦飛, 張雷, 張翔, 曹恩文, 張 浩 申請人:中國礦業大學