CN2166455Y - 指针式万用表测量结果的语音报值装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种常规指针式万用表测量 结果的语音报值装置，该装置由表头电流放大电路、 挡位识别电路，单片微处理器及其控制的双斜率积分 式A/D电路、ROM及D/A变换电路、语音放大 器及扬声器等组成。由于采用双斜率积分式A/D 电路以及装在万用表挡位开关上的电阻梯度开关识 别挡位，使得成本降低。采用本实用新型，可保证在 线测量的安全性和操作便易性，可克服视角误差从而 提高测量精度。

Description

本实用新型涉及微电子技术，更具体地说涉及一种智能仪器，即涉及一种指针式万用表测量结果的语音报值装置。

指针式万用表是最常用的电工测量仪表，在用它进行测量的过程之中，使用者必须先用眼睛全神贯注地把测量表笔对准并接触测量点，然后再用眼睛观取万用表刻度盘上指针的指示读数。这种必须同时用眼观注被测点和刻度盘的测量过程经常造成在观取刻度值时表笔脱离被测点，或者造成表笔金属极在相邻电路点上的短路和或者表笔滑动至其它相邻电路点上的状况。从而对使用者来说存在着很大的不方便之处和电路元器件甚至万用表本身的损坏，这种情况在具有管脚密集排列的集成电路、焊点和其它电子元器件的各种电路板上进行通电状态下的测量过程中尤其易于发生。

本实用新型的目的在于提供一种可克服现有技术指针式万用表获取指示测量结果形式单一的缺点而能够以语音精确指示测量结果的指针式万用表测量结果的语音报值装置。

本实用新型的目的还在于提供一种随测量挡位变化而自动变换读数值的指针式万用表测量结果的语音报值装置。

本实用新型的目的还在于提供一种克服观取指针式万用表刻度盘指针读数时存在视角误差的语音报值装置。

本实用新型的目的是这样实现的，将指针式万用表表头电流信号经过高阻输入运算放大器后送入双斜率积分式A／D转换器，由单片微处理机控制其完成模拟量到数字量的转换，单片微处理机用同样的方法从电阻梯度开关上获得当前测量挡位。单片微处理机通过对上述二个采样信号的处理，得到对应的语音码有序输出表，并据此表从ROM中提取对应的语音码序列，最后通过D／A电路将语音序列数字信号转换成语音音频信号，经放大器输出至扬声器报出其值的性质、大小和单位。

本实用新型提供的指针式万用表测量结果语音报值装置，包括其输入端接收来自指针式万用表的表头电流的高阻输入放大器，接收所述高阻输入放大器的输出信号和来自所述指针式万用表中电阻梯度开关的信号的双斜率积分式A／D转换器，与所述双斜率积分式A／D转换器耦合的单片微处理器，该语音报值装置还包括扬声器，驱动所述扬声器的放大器，输出端与所述放大器输入端耦合的D／A转换器，以及耦合在所述D／A转换器与所述单片微处理器之间ROM。

本实用新型提供的指针式万用表测量结果的语音报值装置，其特征在于，所述电阻梯度开关包括装在所述指针式万用表挡位开关上的包含多个定触点的附加层，所述触点个数与所述挡位开关挡数相对应，所述电阻梯度开关还包括其一端分别连接在所述附加层多个定触点而另一端均接到基准电压源的多个电阻。

本实用新型提供的指针式万用表测量结果的语音报值装置，其特征在于，所述电阻梯度开关由设在万用表挡位开关同一层印刷电路板上的多个定触点以及其一端分别接到所述多个定触点而另一端均接到基准电压源的多个电阻组成。

实施本实用新型的指针式万用表测量结果的语音报值装置，以单片微处理器为核心完成预存语音码的有序输出控制，而且最大限度地利用了现有单片微处理器的功能和资源，只用了很少的辅助器件，以较低成本实现了可将表头电流转换成数字量值的双斜率积分式A／D转换器，使整机成本大大降低。同时，采用在指针式万用表的挡位开关上增加一层挡位识别开关结点或者设在挡位开关同一层印刷电路板上的挡位识别开关，利用电阻梯度区分测量挡位的方法大大降低了成本。将本实用新型的装置和普通指针式万用表结合使用可使测量人员在测量过程中只需用眼睛观察被测点，而用耳朵听觉获取测量结果，既避免了目光分散造成触点短路，表笔脱离被测点并可克服视觉误差，省去了测量挡位换算，从而既提高了测量安全性、精确性和操作便易性。同时保持了传统指针式万用表的特点。

结合附图，对本实用新型的指针式万用表测量结果的语音报值装置作进一步说明，附图中，

图1为本实用新型的指针式万用表测量结果的语音报值装置的结构框图；

图2为本实用新型的指针式万用表测量结果的语音报值装置的电原理图；

图3为本实用新型的指针式万用表测量结果的语音报值装置的程序流程图。

如图1所示，高阻输入放大器对来自指针式万用表的表头电流信号进行放大，由双斜率积分A／D转换器接收来自万用表中电阻梯度开关的信号以及所述高阻输入放大器输出的信号并与单片微处理器相耦合，该单片微处理器还接有ROM，该ROM内的语音数据经D／A转换器和放大器放大通过扬声器放音。

图2示出本实用新型一实施例的电原理图，如该图所示，单片微处理器采用80C31。

图3给出了单片微处理器中控制软件的流程图。

控制软件采用结构化设计方法进行设计，并写入ROM中，ROM内除了存控制软件外，还预存了如下主要内容：

（1）各个语音码单词首地址和语音码本身；

（2）表头电流与实际每挡测量指示结果，对应的若干组数据（可通过目测万用表本身的刻度指示或通过更高一级精度的测量仪器获得）；

（3）三挡电容测量时计算电容量所需的三个电阻值

（4）各挡位识别用的数字量值。

如果采用带ROM的单片微处理器，是除语音码外上述预存内容均预存在这种带ROM的单片微处理器内，此时附图1中所述的ROM则就是专用的语音ROM。

控制软件可分为五个模块：（1）挡位识别模块；（2）表头电流采样模块（3）计算模块（4）语音码列表模块（5）语音码有序输出模块，如图3所示，档位识别模块的功能主要是识别当前测量挡位。由电阻梯度开关输出的挡位信号经运算放大器变换后经由模拟开关送至双斜率积分器，程序按双斜率积分变换原理来控制模拟开关，使单片微处理机得到一个8bit数字量，与预存的挡位识别用数字量进行比较，从而确定当前测量挡位。

根据测量挡位的不同，表头电流采样模块控制进入不同的采样过程：

（1）电压、电流、电阻的采样，无论是交流电压还是直流电压、电阻或电流经原指针万用表电路的变换后均成为某一量值的表头电流，将此表头电流信号经过高阻输入运算放大器放大器后由程序控制模拟开关而送入双斜率积分A／D转换器，从而采样获得一个8bit数字量，由于指针式万用表表头电流的过渡过程呈现一个二阶欠阻尼特性，为了得到正确的采样值、需对该过程进行恰当的处理。重复采样多次，并取平均值作为本次采样结果，并与前次系样结果进行比较，如差值在一定的范围之内，认为表头电流已经稳定，程序转入计算模块进行运算，否则认为表头电流在阻尼过程之中，程序返回到表头电流采样模块的起始点，并保存此次测量结果。

（2）电容量的测量：电容量测量电路采用双时基集成电路和阻容元件构成，第一个时基电路组成多谐振荡器，第二个为单稳态触发器，根据电容测量挡位的不同，程序控制P1.4、P1.5、P1.6口中的某一位为低电平，另两位为高电平，使不同阻值的充电电阻与被测电容相连，由P3.0测量O₂为高电平的脉冲持续时间T并多次采样后取一平均值。

（3）频率测量：被测频率信号经运算放大器的限流限幅并作整形处理后送到P1.7口，程序控制启动单片机内的计数器，对单位时间内的脉冲计数，反复测试多次，取得一平均值即为被测频率值。

在计算模块中，对应不同的测量挡位，有若干个计算子程序：

（1）交直流电压、电流、电阻的计算：测量交直流电压、电流、时表头电流与被测值构成较好的线性关系（除个别挡位）。程序根据采样值从ROM中的预存数据里取得相邻值，做拉格朗日一次插值获得近似实际计算值。与表头电流成非线性关系的电阻与个别电流电压挡采用拉格朗日三次插值的方法计算出实际近似值。

（2）电容的量的计算：电容量的计算是依据如下单稳态脉冲持续期T的近似计算公式：

T＝1.1×RA×CX

其中，RA为当前电容测挡相应的充电电阻值，CX为被测电容，根据从P3.0口测得时间T即可算得CX。

（3）频率的计算：单位时间内的脉冲数即为所测频值。

语音码列表模块是根据测量计算的结果、测量挡位的性质在单片机的RAM中进行预存语音码地址排表的功能模块，它为读出模块做好了按顺序进行读出的准备。

语音读出模块是按照上述语音码排序的首地址表，将预存的单字语音码数据按预存前的采样频率逐个送至D／A电路，此模块除了上述功能外，还兼做单字语音码读出自然度的控制，例如单字与单字之间的静默时间控制。

本装置在实用上采用电池供电，为了尽可能地减少功耗，在万用表表笔下端增设了一个本装置的电源开关，只有在使用人员按下此开关时本装置才开始投入工作。

Claims (3)

1、一种指针式万用表测量结果的语音报值装置，其特征在于包括其输入端接收来自指针式万用表的表头电流的高阻输入放大器，接收所述高阻输入放大器的输出信号和来自所述指针式万用表中电阻梯度开关的信号的双斜率积分A/D转换器，与所述双斜率积分A/D式转换器耦合的单片微处理器，该语音报值装置还包括扬声器，驱动所述扬声器的放大器，输出端与所述放大器输入端耦合的D/A转换器，以及耦合在所述D/A转换器与所述单片微处理器之间的ROM。

2、如权利要求1所述的指针式万用表测量结果的语音报值装置，其特征在于，所述指针式万用表中的所述电阻梯度开关包括，装在所述指针式万用表挡位开关上的包含触点个数与所述挡位开关挡数相对应的多个定触点的附加层以及其一端分别连接在所述附加层多个定触点而另一端均接基准电压的多个电阻。

3、如权利要求1所述的指针式万用表测量结果的语音报值装置，其特征在于，所述指针式万用表的所述电阻梯度开关由设在万用表挡位开关同一层印刷电路板上的多个定触点及其一端分别连接在所述多个定触点而另一端均接到基准电压源的多个电阻组成。

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