CN102798587A - 数字万用表 - Google Patents

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    • G01R15/12—Circuits for multi-testers, i.e. multimeters, e.g. for measuring voltage, current, or impedance at will
    • G01R15/125—Circuits for multi-testers, i.e. multimeters, e.g. for measuring voltage, current, or impedance at will for digital multimeters

Abstract

一种数字万用表，其包括一单片机、与该单片机连接的一语音芯片、与该语音芯片连接的一信号放大电路、与该信号放大电路连接的一扬声器及用来为以上各元件供电的一电源，单片机采集数字万用表的测量值的高低电平信号，并将测量值的高低电平信号转换成语音芯片可以识别的编码传送到语音芯片，该语音芯片将该编码转换成音频模拟信号输出给所述信号放大电路，所述信号放大电路将该音频模拟信号放大输出给扬声器，来驱动扬声器发声报出数字万用表的测量值。本发明的数字万用表增加了语音的功能，使测量者能够听到测量结果而无需看表，从而提高了测量效率。

Description

数字万用表
技术领域
本发明涉及一种数字万用表。
背景技术
数字万用表广泛用于测量电阻、电流、电压、晶体管特性等参数，是电工和电子技术人员常备的测量工具。数字万用表具有读数直观、准确的优点。然而，在实际测量过程中，测量者得一边手执表棒触及测试点，一边还得观察测试结果，当测试点多或分布复杂时，测试效率必然会大受影响。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能发声的数字万用表。
一种数字万用表，其包括一单片机、与该单片机连接的一语音芯片、与该语音芯片连接的一信号放大电路、与该信号放大电路连接的一扬声器及用来为以上各元件供电的一电源，单片机采集数字万用表的测量值的高低电平信号，并将测量值的高低电平信号转换成语音芯片可以识别的编码传送到语音芯片，该语音芯片将该编码转换成音频模拟信号输出给所述信号放大电路，所述信号放大电路将该音频模拟信号放大输出给扬声器，来驱动扬声器发声报出数字万用表的测量值。
与现有技术相比，本发明的数字万用表增加了语音的功能，使测量者能够听到测量结果而无需看表，从而提高了测量效率。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的数字万用表的组成结构图。
图2至图5分别为图1所示的数字万用表的部分电路图，其相互组合后形成该数字万用表的电路原理图。
主要元件符号说明
单片机 U1
语音芯片 U2
扬声器 LS
接口 P2，P0
引脚 P2.0~P2.7，LCD_DB0~LCD_DB7，RXD，LCD_CS，TXD，LCD_A0，INTO，LCD_EP，GND，VCC，VPP，RST，XTAL1，XTAL2，DB0~DB7，P0.0~P0.7，MIXOUT，CS，ILE，WR，IRQ，P1.0~P1.3，MIXSG，MIXINR，MIXINL，HPOUTR，HPOUTL，HPSG，MIXOUT，VIN，EN，SS，VSNS，COMP，BOOT，PH
按键 SW1
晶振 X1
端脚 a，b，c，d
肖特基二极管 D1，D2
运算放大器 U3，U4
转换芯片 U5
电感 L1
场效应管 Q1
栅极 G
漏极 D
源极 S
电阻 R1，R3，R5~R7，R9，R11~R21，R23~R26
电容 EC1，C1~C23
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参照图1至图3，本发明一较佳实施例中的一数字万用表包括一单片机U1、一语音芯片U2、一信号放大电路、一扬声器LS及用来为以上各元件供电的一电源。该万用表内安装有9V的电池作为所述电源。
该单片机U1的型号为AT89C51。单片机U1的并行输入输出接口P2（引脚P2.0~P2.7）对应连接数字万用表的液晶显示屏驱动芯片的信号引脚LCD_DB0~LCD_DB7，来采集万用表测量值的高低电平信号，得到测量值信号后，单片机U1通过运行内部程序将测量值信号转换成语音芯片U2可以识别的一组编码，单片机U1内部程序经过延迟，待测量数值稳定后将这组编码传送到语音芯片U2。单片机U1的引脚RXD连接液晶显示屏驱动芯片的片选信号引脚LCD_CS，单片机U1的引脚TXD连接液晶显示屏驱动芯片的数据命令选择引脚LCD_A0，单片机U1的引脚INTO连接液晶显示屏驱动芯片的时钟信号使能引脚LCD_EP，来对测量数值的编码传送到语音芯片U2的时间周期进行控制。单片机U1的引脚GND接地，单片机U1的引脚VCC接+5V的直流电源。电阻R13连接在单片机U1的引脚VPP与+5V的直流电源之间，电阻R13的值为1千欧。一按键SW1连接在单片机U1的引脚RST与+5V的直流电源之间。电容C12与该按键SW1并联再与电阻R12串联，电阻R12的一端接地，电容C12的值为10微法，电阻R12的值为1千欧。晶振X1连接在单片机U1的引脚XTAL1与XTAL2之间，其频率为11兆赫兹。电容C9和C11的一端分别连接在晶振X1的两端，电容C9和C11的另一端接地，电容C9和C11的值为22皮法。电容C9和C11与晶振X1构成晶振震荡电路，来为单片机U1提供时钟脉冲。
该语音芯片U2的型号为ML2860。语音芯片U2的数据引脚DB0~DB7对应连接单片机U1的并行输入输出接口P0（引脚P0.0~P0.7），来接收单片机U1传来的该组万用表测量值的编码，得到这组编码后，该语音芯片U2内部的数模转换电路会将这组编码转换成音频模拟信号，并通过引脚MIXOUT将该音频模拟信号输出给所述信号放大电路。语音芯片U2的片选信号引脚CS连接单片机U1的引脚P1.0，语音芯片U2的输入寄存器选通信号引脚ILE连接单片机U1的引脚P1.1，语音芯片U2的写使能信号引脚WR连接单片机U1的引脚P1.2，语音芯片U2的中断请求信号引脚IRQ连接单片机U1的引脚P1.3，语音芯片U2的引脚GND接地，语音芯片U2的引脚VCC连接+3.3V直流电源。电容C10连接在语音芯片U2的引脚MIXSG与地之间，电容C10的值为10微法。语音芯片U2可扩展万用表的麦克风接口和耳机接口，具体连接关系如下所述。
电容C5的一端连接语音芯片U2的引脚MIXINR，电容C7的一端接地，电容C5、电阻R9、电容C7串联，电阻R9连接在电容C5与C7之间，电容C5的值为4.7微法，电容C7的值为470皮法，电阻R9的值为1千欧。电容C4的一端连接语音芯片U2的引脚MIXINL，电容C6的一端接地，电容C4、电阻R7、电容C6串联，电阻R7连接在电容C4与C6之间，电容C4的值为4.7微法，电容C6的值为470皮法，电阻R7的值为1千欧。在电阻R9与电容C7之间引出一端脚a、在电阻R7与电容C6之间引出一端脚b，形成用来与麦克风连接的一接口。以上所述的电容C4、C5的作用均为滤除信号中的直流成份、提高信号质量。在电阻R7与电容C6之间、电阻R9与电容C7之间分别引出一端分别与电阻R5和R6连接，再与一肖特基二极管D1的两个负极性端连接，肖特基二极管D1的两个正极性端接+5V直流电源，电阻R5和R6的值均为4.7千欧。电阻R1的一端连接语音芯片U2的引脚HPOUTR，电容C2的一端接地，电阻R1、电容C2串联，电阻R1的值均为91欧，电容C2的值为470皮法。电阻R3的一端连接语音芯片U2的引脚HPOUTL，电容C1的一端接地，电阻R3、电容C1串联，电阻R3的值为91欧，电容C1的值为470皮法。在电阻R1与电容C2之间引出一端脚c、在电阻R3与电容C1之间引出一端脚d，形成用来连接耳机或音箱的一接口。电容C3连接在语音芯片U2的引脚HPSG和地之间，电容C3的值为10微法。
语音芯片U2输出的音频模拟信号比较微弱，需要经过信号放大电路来将该音频模拟信号放大，再输出给所述扬声器LS。该信号放大电路包括一运算放大器U3，该运算放大器U3的型号为LM358。该运算放大器U3的引脚4和8分别接地和+5V的直流电源。电容C8和电阻R11串联连接在运算放大器U3的同相输入端3与语音芯片U2的引脚MIXOUT之间，电容C8的值为4.7微法，电阻R11的值为10千欧。电阻R14连接在运算放大器U3的反相输入端2与地之间，电阻R14的值为1千欧。电阻R16连接在运算放大器U3的反相输入端2和输出端1之间，电阻R16的值为20千欧，可得出该信号放大电路的放大倍数为（R14+R16）/R14。运算放大器U3的输出端1连接扬声器LS的引脚1，来将放大的音频模拟信号输出给所述扬声器LS，来驱动扬声器LS发声报出万用表的测量值。电阻R15连接在扬声器LS的引脚2与地之间，电阻R15的值为1千欧。
该万用表的电池的电压是9V，而单片机U1的工作电压是5V，需要经过图4所示的单片机电压转换电路将9V降到5V，以提供单片机U1工作所需的+5V直流电源。该单片机电压转换电路包括一转换芯片U5，该转换芯片U5的型号为SN0907035D。转换芯片U5的引脚VIN连接+9V的直流电源，电容C17和C18并联连接在+9V的直流电源与地之间，来对+9V的输入电压进行滤波，电容C17和C18的值均为10微法。电阻R20和R26串联连接在+9V的直流电源与地之间，在电阻R20和R26之间的节点与转换芯片U5的使能信号引脚EN连接，电阻R20和R26通过分压提供给转换芯片U5的引脚EN高电平，电阻R20的值为100千欧，电阻R26的值为12.7千欧。电容C21连接在转换芯片U5的引脚SS与地之间，电容C21的值为10微法。电阻R21和R25串联连接在+5V的直流电源与地之间，电阻R21和R25之间的节点与转换芯片U5的引脚VSNS连接，电阻R21的值为8.2千欧，电阻R25的值为1.57千欧。电容C20连接在转换芯片U5的引脚COMP与地之间，电容C16与电阻R24串联再与电容C20并联，电容C16的值为820皮法，电容C20的值为27皮法。转换芯片U5的引脚GND接地。电感L1连接在转换芯片U5的引脚PH和+5V的直流电源之间，电感L1的值为10微亨。电感L1和电容C13串联连接在转换芯片U5的引脚BOOT和+5V的直流电源之间，电容C13的值为0.1微法。电感L1和肖特基二极管D2串联，肖特基二极管D2的负极性端连接电感L1，肖特基二极管D2的正极性端接地。电容EC1和C14与电感L1和肖特基二极管D2的串联支路并联连接在+5V的直流电源和地之间，电容EC1的值为100微法，电容C14的值为0.1微法。
万用表的电池的电压是9V，而语音芯片U2的工作电压是3.3V，需要经过图5所示的语音芯片电压转换电路将9V降到3.3V，以提供语音芯片U2工作所需的+3.3V直流电源。该语音芯片电压转换电路中，电阻R17和R19串联连接在+9V的直流电源和地之间，电阻R17的值为2.15千欧，电阻R19的值为1.25千欧，从而电阻R17和R19之间的节点的电压为+3.3V，该节点连接运算放大器U4的同相输入端3，该运算放大器U4的型号为LM358。电容C15连接在运算放大器U4的同相输入端3和地之间，电容C15用于对运算放大器U4的同相输入端3的电压进行滤波，电容C15的值为0.1微法。运算放大器U4的引脚4和8分别接地和+9V的直流电源。场效应管Q1的栅极G连接运算放大器U4的输出端1，场效应管Q1的漏极D连接+5V的直流电源。电容C19连接在运算放大器U4的反相输入端2和输出端1之间，电容C19的值为1纳法。电阻R18连接在场效应管Q1的栅极G和源极S之间，电阻R18的值为1千欧。电阻R23连接在运算放大器U4的反相输入端2和场效应管Q1的源极S之间，电阻R23的值为2.2千欧，场效应管Q1的源极S连接+3.3V的直流电源。电容C22和C23均连接在+3.3V的直流电源与地之间，以对输出的3.3V电压进行滤波，C22的值为4.7微法，C23的值为470微法。
本发明的数字万用表中，单片机U1采集数字万用表的测量值的高低电平信号，然后单片机U1运行内部程序将测量值的高低电平信号转换成语音芯片U2可以识别的编码传送到语音芯片U2，然后该语音芯片U2内部的数模转换电路将该编码转换成音频模拟信号输出给信号放大电路，信号放大电路将该音频模拟信号放大输出给扬声器LS，来驱动扬声器LS发声报出数字万用表的测量值。因此，与现有技术相比，本发明的数字万用表增加了语音的功能，使测量者能够听到测量结果而无需看表，从而提高了测量效率。

Claims (8)

1.一种数字万用表，其特征在于：该数字万用表包括一单片机、与该单片机连接的一语音芯片、与该语音芯片连接的一信号放大电路、与该信号放大电路连接的一扬声器及用来为以上各元件供电的一电源，单片机采集数字万用表的测量值的高低电平信号，并将测量值的高低电平信号转换成语音芯片可以识别的编码传送到语音芯片，该语音芯片将该编码转换成音频模拟信号输出给所述信号放大电路，所述信号放大电路将该音频模拟信号放大输出给扬声器，来驱动扬声器发声报出数字万用表的测量值。
2.如权利要求1所述的数字万用表，其特征在于：所述单片机包括一并行输入输出接口，该并行输入输出接口采集数字万用表测量值的高低电平信号。
3.如权利要求2所述的数字万用表，其特征在于：所述语音芯片包括若干数据引脚，所述单片机还包括另一并行输入输出接口，该语音芯片的数据引脚对应连接该单片机的该另一并行输入输出接口，来接收单片机传来的数字万用表测量值的编码。
4.如权利要求3所述的数字万用表，其特征在于：所述信号放大电路包括一运算放大器，该运算放大器的同相输入端连接语音芯片，该运算放大器的反相输入端接地，该运算放大器的输出端连接扬声器。
5.如权利要求3所述的数字万用表，其特征在于：所述语音芯片还包括用来与麦克风连接的若干引脚。
6.如权利要求3所述的数字万用表，其特征在于：所述语音芯片还包括用来与耳机或音箱连接的若干引脚。
7.如权利要求3所述的数字万用表，其特征在于：还包括一单片机电压转换电路，该单片机电压转换电路将数字万用表的电源的电压转化为单片机工作时所需的电压，以提供单片机工作所需的直流电源。
8.如权利要求7所述的数字万用表，其特征在于：还包括一语音芯片电压转换电路，该语音芯片电压转换电路将数字万用表的电源的电压转化为语音芯片工作时所需的电压，以提供语音芯片工作所需的直流电源。
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