一種新型子母型數(shù)字多用表的研制

王其軍　林元華　唐　勇

摘 要：介紹一種新型的子母型數(shù)字多用表,該多用表在保留原有測量功能的前提下,增加了遠(yuǎn)程監(jiān)視功能,此功能借助先進(jìn)的跳頻技術(shù)將母機(jī)測量的數(shù)據(jù)發(fā)送給子機(jī),以達(dá)到測量值在母機(jī)和子機(jī)的液晶屏上同時顯示的目的,從而滿足高空、狹小等特殊作業(yè)環(huán)境使用。該表采用低功耗的PIC單片機(jī)作為處理器,以節(jié)約能耗,增加電池壽命。

關(guān)鍵詞：子母型數(shù)字多用表；跳頻技術(shù)；母機(jī)和子機(jī)；特殊作業(yè)環(huán)境；低功耗

中圖分類號：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-373X(2009)01-074-02

Development ofNew Mother-Child Digital Multimeter

WANG Qijun,LIN Yuanhua,TANG Yong

(Petroleum Engineering Institute,Southwest Petroleum University,Chengdu,610500,China)

Abstract：A new type of mother-child digital multimeter is introduced.Retaining the original survey function,this multimeter also gets the function of long-distance surveillance,with the aid of advanced frequency-hopping technology transmit the data which surveyed by the host to the slave,so that the observed value can be demonstrated on the liquid crystal screens of the host and slave simultaneously.Therefore,this kind of multimeter can be used in the high and small places and some other special work environment.Low-power PIC single chip is used as the processor,to reduce energy consumption and increase battery life.

Keywords：mother-child digital multimeter;frequency-hopping technology;the host and the slave;special work environment;low power

0 引 言

數(shù)字多用表作為電子測試基礎(chǔ)工具,以其準(zhǔn)確度高、測量范圍寬、測量速度快、體積小、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等特點被廣泛應(yīng)用于科研、工廠、學(xué)校、計量測試等技術(shù)領(lǐng)域。但在高空、狹小等特殊作業(yè)環(huán)境下使用普通數(shù)字多用表會受到一定限制,其主要表現(xiàn)為測量時多用表的放置位置可能不便于讀數(shù)。針對以上不足,設(shè)計了一種子母型數(shù)字多用表［1］,該表由用于數(shù)據(jù)測量的母機(jī)部分和用于同步顯示的子機(jī)部分組成。母機(jī)和子機(jī)之間采用無線跳頻通信［2-10］,子機(jī)小巧,可佩帶于手腕或放置于其他便于觀察的地方,母機(jī)則可隨意放置,從而方便操作人員對實測數(shù)據(jù)的讀取。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

子母型數(shù)字多用表分為母機(jī)和子機(jī)兩個部分,母機(jī)主要功能在于數(shù)據(jù)測量和向子機(jī)發(fā)送測量數(shù)據(jù),子機(jī)接收并顯示該數(shù)據(jù)。

1.1 母機(jī)部分

母機(jī)從結(jié)構(gòu)上可分為測量電路、微處理器［11］、高頻發(fā)射電路和天線4個部分,其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

當(dāng)母機(jī)設(shè)置為子母型工作模式時,測量電路將所測得的數(shù)據(jù)通過串行口傳給微處理器,微處理器驅(qū)動高頻發(fā)射電路以跳頻通信形式將該數(shù)據(jù)由天線發(fā)射出去。發(fā)射的頻段可分布在315 MHz,433 MHz,868 MHz,915 MHz和2.4 GHz五個頻段,每個頻段至少有64個頻道,足以滿足跳頻通信需求。微處理器選用低功耗芯片,以確保整個系統(tǒng)處于低功耗狀態(tài)工作,延長電池壽命。高頻發(fā)射電路在微處理的控制下實現(xiàn)靈活的跳頻發(fā)射。發(fā)射頻率、發(fā)射功率、接收地址和數(shù)據(jù)包大小都可隨意調(diào)整。

1.2 子機(jī)部分

與母機(jī)相對應(yīng),子機(jī)從結(jié)構(gòu)上可由天線、高頻接收電路、微處理器、液晶顯示4個部分組成,其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

子機(jī)主要完成接收和顯示母機(jī)發(fā)射給它的數(shù)據(jù),接收時頻率點和地址必須相同,并且能夠在母機(jī)的起跳指令下按一定規(guī)律跳頻。子機(jī)接收天線將接收到的高頻信號傳給高頻接收電路進(jìn)行解調(diào),將所得數(shù)據(jù)送到接收微處理器進(jìn)行分析得出有用信息,再驅(qū)動液晶顯示屏顯示,其顯示的數(shù)據(jù)就是母機(jī)當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù),以便于實測數(shù)據(jù)讀取。

母機(jī)和子機(jī)之間的對應(yīng)模式可由母機(jī)的發(fā)送微處理器和子機(jī)的接收微處理器共同設(shè)置,通過設(shè)置適配器設(shè)置母機(jī)和子機(jī)的工作頻段和地址來完成,當(dāng)母機(jī)和子機(jī)的頻段和地址一致時,子機(jī)方可接收顯示母機(jī)下傳的數(shù)據(jù),且母機(jī)和子機(jī)在同一頻段所分布的頻道內(nèi)跳頻,從而實現(xiàn)多個子母型數(shù)字多用表在相互靠近的情況下獨立工作,這就實現(xiàn)了對應(yīng)模式的一對一。如果將多個子機(jī)的頻段和地址與一個母機(jī)的頻段和地址設(shè)置相同時,則可完成多個子機(jī)共享一個母機(jī)下傳的數(shù)據(jù),以實現(xiàn)對應(yīng)模式的一對多。這兩種工作模式在平常測量中都可有廣泛的應(yīng)用。

2 推廣實施方案

該設(shè)計保留了普通數(shù)字多用表的電壓、電流、電阻等測量功能,并添加無線遠(yuǎn)程監(jiān)視功能,這樣既可滿足普通用戶測量使用,也可滿足特殊工況環(huán)境下使用。

多用表可設(shè)計為轉(zhuǎn)盤檔位選擇,也可設(shè)計為按鈕檔位選擇,觸摸屏檔位選擇等多種樣式,通過按鍵可以調(diào)整量程為自動和手動,圖3為轉(zhuǎn)盤檔位選擇型數(shù)字多用表實物圖。

3 結(jié) 語

數(shù)字多用表的種類很多,測量范圍也很廣,如何更好地發(fā)揮其優(yōu)勢是我們一直探索的目標(biāo)。通過對子母型數(shù)字多用表結(jié)構(gòu)和原理的介紹,展示了數(shù)字多用表的一個功能擴(kuò)展,相信這個擴(kuò)展功能對工程測量會有一定的幫助。

注：本研究為中華人民共和國實用新型專利“一種子母型數(shù)字多用表(專利號：ZL 200720078499.3)”成果。

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作者簡介王其軍 男,1982年出生,四川簡陽人,助教,學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)從事實驗教學(xué)和測控及儀器儀表研究工作。