CN1991640B - 瞬时通断时间测量仪 - Google Patents

Abstract

一种瞬时通断时间测量仪，该测量仪包括状态调理电路、时间测量电路以及显示电路，所述调理电路用于接收待测信号，将待测信号的通断变化转化为电平的高低变化，并将转化后的电平信号输出到时间测量电路；时间测量电路用于根据接收到的电平信号计算通断所经历的时间并将计算的时间显示在显示电路上；显示电路用于接收所述时间测量电路的结果并以数字的方式显示出来。该测量仪能够快速准确地测量出电子器件、机械开关以及接插件等的通断时间。

Description

瞬时通断时间测量仪 

技术领域

本发明涉及一种时间测量仪器，尤其是涉及一种线束接插件通断时间测量仪器。 

背景技术

常规的时间测量以时钟信号加上计数器实现时间得到，再用锁存器、触发器组成的控制电路控制计数器工作，最后加以显示来实现时间的测量。这种方法不利于在多次极快的几个时间间隔的多次出现时，选取时间间隔的初值、最大值、最小值或平均值等灵活多变测量要求的满足。特别是线束接插件在振动台上的通断状态会出现一连串极快的跳变。而且完全的硬件计时显示不利于灵活的误差补偿。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中时间测量不灵活的缺点，提供一种以单片机为核心的时间测量仪器，从而达到灵活性高，测量精度高的目的。 

本发明提供一种瞬时通断时间测量仪，包括状态调理电路、时间测量电路以及显示电路，所述调理电路用于接收待测信号，将待测信号的通断变化转化为电平的高低变化，并将转化后的电平信号输出到时间测量电路；时间测量电路用于根据接收到的电平信号计算通断所经历的时间并将计算的时间显示在显示电路上；显示电路用于接收所述时间测量电路的结果并以数字的方式显示出来。 

本发明提供的瞬时通断时间测量仪采用了单片微机，可以通过修改软件 的方法很方便地修改测量方式，而且测量时间的分辨率较高。 

附图说明

图1是根据本发明的瞬时通断时间测量仪的电路图； 

图2是根据本发明的瞬时通断时间测量仪工作时的波形图。 

具体实施方式

下面结合附图来详细描述本发明的具体实施方式。 

图1是本发明提供的瞬时通断时间测量仪的电路图。图中，该测量仪包括状态调理电路、时间测量电路以及显示电路，所述调理电路用于接收待测信号，将待测信号的通断变化转化为电平的高低变化，并将转化后的电平信号输出到时间测量电路；时间测量电路用于根据接收到的电平信号计算通断所经历的时间并将计算的时间显示在显示电路上；显示电路用于接收所述时间测量电路的结果并以数字的方式显示出来。 

所述调理电路包括待测件接口、反相器U1及上拉电阻R2，所述待测件接口有两个脚，反相器U1有6个脚，所述待测件接口的一个脚接地，另一个脚接上拉电阻R2，同时，与上拉电阻R2连接的待测件接口的脚与反相器U1的1脚和5脚连接，反相器U1的2脚与反相器U1的3脚连接，反相器U1通过6脚和4脚与所述时间测量电路连接。 

所述时间测量电路包括单片微机IC1和晶振电路。所述单片微机IC1具有40个针脚，其中20脚接地，该单片微机IC1的12脚接所述反相器U1的6脚，单片微机IC1的2脚接反相器U1的4脚。 

所述晶振电路包括石英晶振Y1以及滤波电容C4和滤波电容C5，其中， 石英晶振Y1的两端分别连接在单片微机IC1的18脚和19脚，并且，单片微机IC118脚和19脚分别通过滤波电容C4和滤波电容C5接地。 

所述显示电路包括4联的共阴极LED(DS1)和专业的LED驱动芯片IC2，LED驱动芯片IC2的1脚，12脚和13脚分别连接至单片微机IC1的22脚、23脚和24脚。LED驱动芯片IC2的18脚和19脚之间接电阻R10，4脚和9脚接地实现供电；LED驱动芯片IC2的14脚接4联的共阴极LED DS1的11脚，LED驱动芯片IC2的16脚接4联的共阴极LED DS1的7脚，LED驱动芯片IC2的20脚接4联的共阴极LED DS1的4脚，LED驱动芯片IC2的23脚接4联的共阴极LED DS1的2脚，LED驱动芯片IC2的21脚接4联的共阴极LED DS1的1脚，LED驱动芯片IC2的15脚接4联的共阴极LED DS 1的10脚，LED驱动芯片IC2的17脚接4联的共阴极LED DS1的5脚以及LED驱动芯片IC2的6脚接4联的共阴极LED DS1的6脚，LED驱动芯片IC2的7脚接4联的共阴极LED DS1的8脚，LED驱动芯片IC2的11脚接4联的共阴极LED DS 1的9脚，LED驱动芯片IC2的2脚接4联的共阴极LED DS1的12脚以此来实现LED驱动芯片IC2对4联的共阴极LED(DS1)的扫描显示驱动。 

根据本发明，所述单片微机IC1选用AT89C52，其内部的软件将单片微机IC1的2脚和12脚设置为下降沿触发。 

优选情况下，本发明提供的测量仪进一步包括电源电路，用于为测量仪提供工作电源，所述电源电路包括：开关电源以及滤波电容C1和滤波电容C2，所述开关电源的输入端接工频交流电，输出端为直流电压Vcc，在该开关电源的输出端并联了滤波电容C1和滤波电容C2用于滤波；所述直流电压Vcc通过所述调理电路中的上拉电阻R2与所述调理电路连接，接单片微机IC1的40脚以给该单片微机IC1供电，通过显示电路中的电阻R10和所 述驱动芯片IC2的18脚连接，并与LED驱动芯片IC2的19脚直接连接。 

优选情况下，本发明提供的测量仪进一步包括指示电路，所述指示电路包括第一指示电路、第二指示电路和/或第三指示电路；所述第一指示电路用于电源指示，包括第一LED(图中标示为LED1)和限流电阻R1，该第一LED的正极与电源电路输出的Vcc的正极以及上拉电阻R2连接，负极通过限流电阻R1接地；所述第二指示电路用于测试空闲繁忙状态指示，包括第二LED(图中标示为LED2)、限流电阻R7和限流电阻R6，以及PNP型三极管Q2，所述第二LED的正极通过限流电阻R7与电源电路输出的Vcc的正极连接，负极与所述三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极通过限流电阻R6与单片微机IC1的25脚连接，所述三极管Q2的发射极接地；第三指示电路用于超量程指示，包括第三LED(图中标示为LED3)、限流电阻R9和限流电阻R8以及PNP型三极管Q1，所述第三LED的正极通过限流电阻R9与电源电路输出的Vcc的正极连接，负极与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极通过限流电阻R8与单片微机IC1的26脚连接，所述三极管Q1的发射极接地。优选情况下，所述第三指示电路进一步包括蜂鸣器U2，用于通过声音报警，该蜂鸣器U2连接在单片微机IC1的40脚和三极管Q1的集电极之间。 

优选情况下，本发明提供的测量仪进一步包括复位电路，所述复位电路包括第一复位电路和/或第二复位电路，其中，第一复位电路用于系统不正常时的复位，包括复位按钮S1、电容C3以及电阻R4和电阻R3，电容C3负极、电阻R3和电阻R4同时连接单片微机IC1的9脚，电容C3的正极接单片微机IC1的电源脚(即电源电路输出的Vcc的正极)，电阻R3另一脚接地，电阻R4的另外一脚通过复位按钮S1接电源；第二复位电路用于下一个测量的启动控制，包括复位按钮S2和上拉电阻R5，复位按钮S2一脚接地，另 一脚同时接上拉电阻R5和单片微机IC1的21脚，上拉电阻R5的另一脚接电源电路输出的Vcc的正极。 

下面详细介绍该测量仪的具体运行方式，以帮助更好地理解。 

在状态调理电路，当待测件接插正常状态导通时，反相器U1输入脚1和5位低点平；而当接插件受振动等影响异常时，线路处于断开状态，反相器U1输入脚1和5变为高点平。从而实现将接插件的通断状态变化，转换为电平的高低变化。由于到达单片微机IC1的12脚有1个反相器，到达单片微机IC1的2脚有2个反相器。所以单片微机IC1的2脚和12脚得到两个相反的波形，见图2。 

由于单片微机IC1的2脚、12脚设置为下降沿触发方式，所以当单片微机IC1的12脚被触发时，单片微机IC1内部的计时器将被打开(需要注意的时，在操作时，计时器被触发前应由一个将计时器清零的过程)，此时计时器开始计时。由图2的波形可以看到，单片微机IC1的12脚所捕捉到的下降沿的时刻正是状态由接通到断开的那一瞬间。 

此时单片微机IC1的2脚等待被触发。当单片微机IC1的2脚被下降沿触发时，立即将计时器的值保存，同时将计时器关上。由图2的波形可以看到，单片微机IC1的2脚所捕捉到的下降沿的时刻正是状态由断开到接通的那一瞬间。所以保存下来的计时器值是线束断开的时间。单片微机IC1的运行速度虽然很快，可以达到0.5us。但是依然需要时间、有误差。如单片微机IC1的12脚2脚对下降沿的触发有一个反应时间，当单片微机IC1确实反应到了开关计时器也需要时间。这些时间都可以看作系统误差，只要将其合理补偿即可消除。此外，可以通过补充不同软件逻辑实现求取多次测量的平均值、最大值、最小值等。这些补偿步骤和数据处理要求能用单片微机很 好，很方便的完成。而硬件计数器不不容易做到的。 

在显示电路，单片微机IC1通过用其22脚、23脚和24脚分别控制LED驱动芯片IC2的1脚、12脚和13脚，以向LED驱动芯片IC2发送数据。单片微机IC1将要显示的数据按照LED驱动芯片IC2的格式发送过去后，LED驱动芯片IC2按单片微机IC1的要求用扫描驱动的方式将4联LED点亮，最终显示数据。 

Claims (6)

1.一种瞬时通断时间测量仪，该测量仪包括状态调理电路、时间测量电路以及显示电路，所述状态调理电路用于接收待测信号，将待测信号的通断变化转化为电平的高低变化，并将转化后的电平信号输出到时间测量电路；时间测量电路用于根据接收到的电平信号计算通断所经历的时间并将计算的时间发送到显示电路；显示电路用于接收所述时间测量电路的结果并以数字的方式显示出来，

其中，所述状态调理电路包括待测件接口、反相器(U1)及第一上拉电阻(R2)，所述待测件接口有两个脚，反相器(U1)有6个脚，所述待测件接口的一个脚接地，另一个脚接第一上拉电阻(R2)，同时，与第一上拉电阻(R2)连接的待测件接口的脚与反相器(U1)的1脚和5脚连接，反相器(U1)的2脚与反相器(U1)的3脚连接，反相器(U1)通过6脚和4脚与所述时间测量电路连接；

所述时间测量电路包括单片微机(IC1)和晶振电路，所述单片微机(IC1)具有40个针脚，其中单片微机(IC1)的20脚接地，该单片微机(IC1)的12脚接所述反相器(U1)的6脚，单片微机(IC1)的2脚接反相器(U1)的4脚；

所述晶振电路包括石英晶振(Y1)以及第一滤波电容(C4)和第二滤波电容(C5)，其中，石英晶振(Y1)的两端分别连接在单片微机(IC1)的18脚和19脚，并且，单片微机(IC1)的18脚和19脚分别通过第一滤波电容(C4)和第二滤波电容(C5)接地；

所述显示电路包括4联的共阴极LED(DS1)和专业的LED驱动芯片(IC2)，LED驱动芯片(IC2)的1脚、12脚和13脚分别连接至单片微机(IC1)的22脚、23脚和24脚，LED驱动芯片(IC2)的18脚与19脚之间接第一电阻(R10)，LED驱动芯片(IC2)的4脚和9脚接地实现供电；LED驱动芯片(IC2)的14脚接4联的共阴极LED(DS1)的11脚，LED驱动芯片(IC2)的16脚接4联的共阴极LED(DS1)的7脚，LED驱动芯片(IC2)的20脚接4联的共阴极LED(DS1)的4脚，LED驱动芯片(IC2)的23脚接4联的共阴极LED(DS1)的2脚，LED驱动芯片(IC2)的21脚接4联的共阴极LED(DS1)的1脚，LED驱动芯片(IC2)的15脚接4联的共阴极LED(DS1)的10脚，LED驱动芯片(IC2)的17脚接4联的共阴极LED(DS1)的5脚以及LED驱动芯片(IC2)的6脚接4联的共阴极LED(DS1)的6脚，LED驱动芯片(IC2)的7脚接4联的共阴极LED(DS1)的8脚，LED驱动芯片(IC2)的11脚接4联的共阴极LED(DS1)的9脚，LED驱动芯片(IC2)的2脚接4联的共阴极LED(DS1)的12脚以此来实现LED驱动芯片(IC2)对4联的共阴极LED(DS1)的扫描显示驱动。

2.根据权利要求1所述的测量仪，其中，所述单片微机(IC1)是AT89C52，该单片微机(IC1)的2脚和12脚设置为下降沿触发。

3.根据权利要求1所述的测量仪，其中，该测量仪进一步包括电源电路，用于为测量仪提供工作电源，所述电源电路包括：开关电源以及第三滤波电容(C1)和第四滤波电容(C2)，所述开关电源的输入端接工频交流电，输出端为直流电压(Vcc)，在该开关电源的输出端并联了第三滤波电容(C1)和第四滤波电容(C2)用于滤波；所述直流电压(Vcc)通过所述状态调理电路中的第一上拉电阻(R2)与所述状态调理电路连接，接单片微机(IC1)的40脚以给该单片微机(IC1)供电，通过显示电路中的第一电阻(R10)和所述LED驱动芯片(IC2)的18脚连接，并与LED驱动芯片(IC2)的19脚直接连接。

4.根据权利要求3所述的测量仪，其中，该测量仪进一步包括指示电路，所述指示电路包括第一指示电路、第二指示电路和/或第三指示电路；

所述第一指示电路用于电源指示，包括第一LED和第一限流电阻(R1)，该第一LED的正极与电源电路输出的正极以及所述第一上拉电阻(R2)连接，负极通过第一限流电阻(R1)接地；

所述第二指示电路用于测试空闲繁忙状态指示，包括第二LED、第二限流电阻(R7)、第三限流电阻(R6)以及PNP型三极管(Q2)，所述第二LED的正极通过第二限流电阻(R7)与电源电路输出的正极连接，负极与所述三极管(Q2)的集电极连接，所述三极管(Q2)的基极通过第三限流电阻(R6)与单片微机(IC1)的25脚连接，所述三极管(Q2)的发射极接地；

第三指示电路用于超量程指示，包括第三LED、第四限流电阻(R9)和第五限流电阻(R8)以及PNP型三极管(Q1)，所述第三LED的正极通过第四限流电阻(R9)与电源电路输出的正极连接，负极与所述三极管(Q1)的集电极连接，所述三极管(Q1)的基极通过第五限流电阻(R8)与单片微机(IC1)的26脚连接，所述三极管(Q1)的发射极接地。

5.根据权利要求4所述的测量仪，其中，所述第三指示电路进一步包括蜂鸣器(U2)，用于通过声音报警，该蜂鸣器(U2)连接在单片微机(IC1)的40脚和三极管(Q1)的集电极之间。

6.根据权利要求3、4或5所述的测量仪，其中，该测量仪进一步包括复位电路，所述复位电路包括第一复位电路和/或第二复位电路，其中，第一复位电路用于系统不正常时的复位，包括第一复位按钮(S1)、电容(C3)、第二电阻(R4)和第三电阻(R3)，电容(C3)负极、第三电阻(R3)和第二电阻(R4)同时连接单片微机(IC1)的9脚，电容(C3)的正极接电源电路输出的正极，第三电阻(R3)另一脚接地，第二电阻(R4)的另外一脚通过第一复位按钮(S1)接电源；

第二复位电路用于下一个测量的启动控制，包括第二复位按钮(S2)和第二上拉电阻(R5)，第二复位按钮(S2)一脚接地，另一脚同时接第二上拉电阻(R5)和单片微机(IC1)的21脚，第二上拉电阻(R5)的另一脚接电源电路输出的正极。

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