CN101668057A - 带万用表功能的终端和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带万用表功能的终端，包括：正表笔接口，用于接正表笔；负表笔接口，用于接负表笔；第一选择开关，用于选择表笔接口与选定的前端采集电路的输入端相连接；前端采集电路，用于采集要测量的电路模拟量；多路模拟控制电路，用于将前端采集电路采集的电路模拟量转换为电压信号；模数转换器，用于将来自多路模拟控制电路的模拟信号转换为数字信号；处理器，用于对模数转换器输出的信号进行处理，得到测量结果。本发明还提供一种终端和表笔构成的系统，包括：如上所述的终端和两支表笔；所述表笔还用作所述终端的手写笔。

Description

带万用表功能的终端和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是一种带有万用表功能的终端和系统。

背景技术

如今，以手机为代表的移动终端越来越朝着功能多样化的方向发展，移动终端的处理能力越来越强大，并已成为人们日常生活中随身携带的电子设备。

与此同时，人们在日常生活也经常会碰到一些电子设备的故障，这时就需要一些检测和维修的工具，其中最常用的便是万用表，然而，常用的电子万用表体积比较大，不方便携带，而且精度也不是很高，通常只能读取3到5位的数据。此外，万用表也不具有保存和处理数据的能力。

发明内容

本发明实施例提供一种带万用表功能的终端，包括：

正表笔接口，用于接正表笔；

负表笔接口，用于接负表笔；

第一选择开关，用于选择表笔接口与选定的前端采集电路的输入端相连接；

前端采集电路，用于采集要测量的电路模拟量；

多路模拟控制电路，用于将前端采集电路采集的电路模拟量转换为电压信号；

模数转换器，用于将来自多路模拟控制电路的模拟信号转换为数字信号；

处理器，用于对模数转换器输出的信号进行处理，得到测量结果。

本发明实施例还提供一种终端和表笔构成的系统，包括：如上所述的终端和两支表笔；所述表笔还用作所述终端的手写笔。

本发明实施例提供的终端和系统，可以让用户随时随地进行电路测量，同时由于现有终端的模数转换器的精度比数字式万用表要高得多，终端的处理器的处理能力也远强于数字式万用表，因此上述终端测量的精度也要高于数字式万用表。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的终端和表笔的示意图；

图2是一种前端采集电路的结构示意图；

图3是一种交流信号发生模块的结构示意图；

图4是本发明一个实施例中处理器控制第二选择开关切换的结构示意图。

图5是表笔不用时插接到手机机体上的一种方式的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，终端100包括如下模块：

正表笔接口101，用于接正表笔(也就是通常的红色表笔)；

负表笔接口102，用于接负表笔(也就是通常的黑色表笔)；

如图1所示，上述两个接口用于接正负表笔201和202，表笔是万用表的基本配件，而现在的终端很多都配有手写笔，可以将手写笔稍加改造作为表笔，同时，这些表笔仍可以作为手写笔使用。表笔201和202可以如现有的手写笔那样，不用时插接到手机机体上，如图5所示，图中虚线框表示供表笔在不用时插入手机的深孔。当然，表笔不用时插接在手机机体上的方式不限于图5所示，现有技术中有很多，此处不赘。

第一选择开关104，用于选择表笔接口与选定的前端采集电路的输入端相连接。

前端采集电路105，用于采集要测量的电路模拟量；

这个电路用于获得想要测量的电路模拟量，例如，如果要测量电流，可以采用如图2所示的电路，R₀是一个精密电阻，其两个输入端耦合到表笔接口，R₀远小于被测电路的电阻，几乎不会改变被测电路中的电流，被测电流在R₀上形成压降，该压降信号由输出端输入多路模拟控制电路110。测量电压、电阻等均可采用各自适用的电路，这一部分电路在现有的数字万用表中已有成熟的设计，此处不再详细描述。

通常终端100包括至少2个前端采集电路，用于采集不同的电路模拟量，如电流、电压、阻抗等，在图1中为简便起见，只画出了一个前端采集电路。

多路模拟控制电路110，用于将前端采集电路105采集的电路模拟量转换为电压信号；

在现有技术中，手机等终端的电源管理电路为了更好的控制充电的电流，本身即有多路模拟控制电路103这一模块，因此可以利用现有终端的这一模块。

模数转换器115，用于将来自多路模拟控制电路的模拟信号转换为数字信号；

现有的终端中都带有模数转换器，本发明可以复用这一部件。

处理器120，用于对模数转换器115输出的信号进行处理，得到测量结果。

所述的处理可以由软件进行。例如要测量电流，如果采用如图2所示的前端采集电路，R₀的大小是已知的，处理器将得自模数转换器115的电压信号值除以R₀，便可以得到被测电流的大小。对于电阻、电压等的测量均有成熟的处理方式，此处不赘述。如果要测量的是交流有效值，则需要通过较为复杂的计算。一种直接的方式是通过积分算出有效值，即

$U=\sqrt{\frac{1}{T}{\∫}_0^T{u}^2\mathrm{dt}}$

$I=\sqrt{\frac{1}{T}{\∫}_0^T{i}^2\mathrm{dt}}$

这里，大写字母代表的是交流有效值，而小写字母代表的是瞬时值，T代表周期。处理器120还可以处理得到交流平均值、最大值等参数，计算的方法已很成熟，此处不再赘述。

本发明实施例提供的带万用表功能的终端，可以让用户随时随地进行电路测量，同时由于现有终端的模数转换器的精度比数字式万用表要高得多，终端的处理器的处理能力也远强于数字式万用表，因此上述终端测量的精度也要高于数字式万用表。

为了让用户得知测量结果，上述终端可以包括如下模块：

显示模块125，用于显示所述测量结果；

显示模块可以通过多种方式显示测量结果，最简单的方式就是以数字的形式显示测量结果，例如显示被测电流为100毫安。另外也可采用一些复杂的方式，例如以表格的形式将二极管的参数或者交流信号的各个参数列出来，再比如处理器120可以记录不同时间的测量结果，并将测量结果与时间的关系通过显示模块125以波形图的形式显示给用户。这种显示的方式可以让用户把上述终端当成一个小型的示波器来使用。

此外，上述终端也可以包括如下模块：

语音播报模块130，用于播报测量结果。

利用现有终端的存储功能，还可以存储测量结果，以供用户事后查看，或者进行进一步的处理。因此，上述终端还可以包括：

存储器135，用于存储测量结果。

为了检测电容和电感，上述终端还可以增加：

交流信号产生模块108，用于产生供测量电容或电感用的交流信号，其输出耦合到多路模拟控制电路110的输入端。

众所周知，电容和电感只有在交流电路中才能测出，而一般终端的电源都是直流电源，为此需要一个模块来产生交流信号。现有终端的处理器可以通过通用输入输出接口(General Input and Output Interface，GPIO)输出方波信号，该方波信号的频率可以通过处理器的程序控制，例如通过若干个延时指令来控制。如图3所示，在GPIO的输出端串联一个滤波电容C₀，即可得到一个供测量电容或电感用的正弦交流信号。当然，本领域技术人员可知，电容C₀可以被其他滤波电路取代。此模块的另一种实现方式是借用现有的终端中的晶体振荡器，该晶体振荡器可以产生兆赫级(现有终端中一般为19.2兆赫或26兆赫)的高频信号，在测量电感和很小的电容(例如皮法级的电容)时，用这种高频交流信号比较合适。晶体振荡器输出的波形有正弦波和方波两种，若为正弦波，则可直接输出到多路模拟控制电路，若为方波，则可如前述的那样在其输出端串联滤波电路以得到正弦波。

在传统的万用表中，用户需要自己选择量程范围，如果量程选择不当，则不能得到正确的测量结果，严重的甚至会烧毁表头，但是用户往往难以事先确知被测量的范围，只能凭借经验或者通过试错选择量程，颇为不便。为解决这一问题，在本发明的一个实施例中，在多路模拟控制电路110和模数转换器115之间插入如下模块：

第二选择开关112，用于控制多路模拟控制电路110的输出端与多路量程控制模块115的合适输入端连通；

第二选择开关112由处理器120控制，为了安全起见，如图4所示，在一个实施例中，第二选择开关112的初始位置搭接在对应最大量程的那一路输入上，处理器120根据这一路的输入处理得到测量结果，若该测量结果小于一个阈值，则说明量程太大，此时处理器控制第二选择开关切换到一个对应较小量程的输入端，处理器再测试该路得出的测量结果是否小于前述的阈值，如果还是小于，则再切换到对应更小量程的输入端，直到选择到测量结果大于前述阈值的量程为止。

多路量程控制模块113，具有多个输入端，每个输入端对应一路放大电路，所述放大电路用于对输入的模拟信号进行放大，各路放大电路的放大系数不同。

在现有的终端中，电源管理电路中即有此模块，可以复用现有终端中的这一部件。该模块中各路放大电路的放大系数不同，其中，放大系数小的对应大量程，放大系数大的对应小量程。

这一实施例可以自动选择合适的量程，方便了用户，且避免了量程选择不当对终端可能造成的损害。

现在的终端都有非常丰富的外部接口，可以和其他电子设备例如计算机进行互联，利用这一特性，终端100还可以增加：

数据接口140，用于向连接到该接口的设备传输测量结果。

数据接口140可以是通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)、蓝牙(Bluetooth)等有线或无线接口。通过数据接口传输测量结果，可以让用户依托其他电子设备更为强大的存储和处理能力，对测量结果进行进一步的处理。

在一个实施例中，上述终端100还可以包括：

接口检测模块106，用于检测表笔是否插入接口；

处理器120还用于当接口检测模块106检测到表笔插入接口时，启动万用表功能。

这样在用户插入表笔时终端自动启动万用表功能，方便了用户的使用。

有时被测电路中的电流过大或者电压过高，有可能烧毁终端，为此可以在上述终端中添加如下模块：

保护电路103，其输入端耦合到表笔接口101和102，其输出端耦合到前端采集电路105，用于防止过大的电流流过终端或者防止终端承受过高电压。

加上这一电路，可以起到保护终端，防止测量过程损坏终端的效果。

终端的基本功能是进行通信，在测量过程中，终端有可能接到电话或者短信等，终端需要对此进行处理，为此，终端100的处理器120还可以用于当终端100接到电话呼叫或者短信时，中断执行万用表功能。

另外，以上实施例中分别说明的各技术、系统、装置、方法以及各实施例中分别说明的技术特征可以进行组合，从而形成不脱离本发明的精神和原则之内的其他的模块，方法，装置，系统及技术，这些根据本发明实施例的记载组合而成的模块，方法，装置，系统及技术均在本发明的保护范围之内。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各单元或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行。或者将它们分别制作成各个电路模块，或者将它们中的多个单元或步骤制作成单个电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上只是本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种终端，包括：

正表笔接口，用于接正表笔；

负表笔接口，用于接负表笔；

第一选择开关，用于选择表笔接口与选定的前端采集电路的输入端相连接；

前端采集电路，用于采集要测量的电路模拟量；

多路模拟控制电路，用于将前端采集电路采集的电路模拟量转换为电压信号；

模数转换器，用于将来自多路模拟控制电路的模拟信号转换为数字信号；

处理器，用于对模数转换器输出的信号进行处理，得到测量结果。

2.如权利要求1所述的终端，其特征在于，还包括：

第二选择开关，用于控制所述多路模拟控制电路的输出端与多路量程控制模块的合适输入端连通；

多路量程控制模块，具有多个输入端，每个输入端对应一路放大电路，所述放大电路用于对输入的模拟信号进行放大，各路放大电路的放大系数不同，其输出端耦合到所述模数转换器的输入端；

所述处理器还用于当测量结果小于给定的阈值时，控制所述第二选择开关切换到所述多路量程控制模块对应较小量程的输入端。

3.如权利要求1所述的终端，其特征在于，还包括：

交流信号产生模块，用于产生供测量电容或电感用的交流信号，其输出耦合到多路模拟控制电路的输入端。

4.如权利要求3所述的终端，其特征在于，所述交流信号产生模块具体包括：

通用输入输出接口，用于产生方波信号；

第一滤波电路，串联在所述通用输入输出接口的输出端上，其交流输出端为所述交流信号产生模块的输出端。

5.如权利要求3所述的终端，其特征在于，所述交流信号产生模块具体包括：

第一晶体振荡器，用于产生正弦波信号；

或者，

第二晶体振荡器，用于产生方波信号；

第二滤波电路，串联在所述第二晶体振荡器的输出端上，其交流输出端为所述交流信号产生模块的输出端。

6.如权利要求1所述的终端，其特征在于，还包括：

显示模块，用于显示所述测量结果。

7.如权利要求6所述的终端，其特征在于：

所述处理器还用于控制所述显示模块以表格的形式显示被测二极管或者交流电的各项参数；

或者，

所述处理器还用于记录不同时间的测量结果，并控制所述显示模块以波形图的形式显示测量结果与时间的关系。

8.如权利要求1所述的终端，其特征在于，还包括：

语音播报模块，用于播报测量结果。

9.如权利要求1所述的终端，其特征在于，还包括：

存储器，用于存储测量结果。

10.如权利要求1所述的终端，其特征在于，还包括：

数据接口，用于向连接到所述数据接口的设备传输测量结果。

11.如权利要求1所述的终端，其特征在于，还包括：

接口检测模块，用于检测表笔是否插入接口；

处理器还用于当所述接口检测模块检测到表笔插入接口时，启动万用表功能。

12.如权利要求1所述的终端，其特征在于，还包括：

保护电路，其输入端耦合到所述正表笔接口和所述负表笔借口，其输出端耦合到所述前端采集电路，用于防止过大的电流流过所述终端或者防止所述终端承受过高电压。

13.如权利要求1所述的终端，其特征在于，还包括：

所述处理器还可以用于当所述终端接到电话呼叫或者短信时，中断执行万用表功能。

14.一种终端和表笔构成的系统，包括：如权利要求1至13任一项所述的终端和两支表笔；所述表笔还用作所述终端的手写笔。

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