[实用新型]一种带有自校准功能的数字仪表

说明书

本实用新型属于物理部的测量测试仪器类，具休地说涉及一种带有自校准功能的数字仪表。

随着科学技术的发展，数字式测量仪器、仪表的运用日益广泛，例如：数字多用表、数字式电子秤、位移计、速度计、压力计等等，它能实现多种电参数或非电量参数测量，并以数字方式显示出来。特别是43/4位以下的中低档数字式测量仪器、仪表使用最多、运用最广。这类数字式测量仪器、仪表在电路设计时，通常都包含转换电路、A/D转换器及显示器三大部分。其中，转换电路主要是利用传感器或常规电路将各种被测量参数转换为A/D转换器所需要的电压信号，A/D转换器则将该电压信号转换为数字信号，最后由显示器显示出来。此类A/D转换器基本上都采用专用的大规模集成电路，其转换方式均为双积分方式，并可直接驱动液晶显示LCD，而各被测量参数的测量准确度，则需在转换电路中设置可调整元件(如：电位器)来保证。众所周知，中低档的可调元件稳定性、可靠性均比较差，加上人工调试带来的偏差，造成此类中低档数字式测量仪器、仪表的测量稳定性、可靠性及准确度均不十分理想。

本实用新型的目的就是为了克服上述技术的不足，提供一种在中低档数字式测量仪器、仪表中不设置任何调整元件，能完成对积分器及各种双积分式A/D转换器的数据采集，并对各测量参数准确度进行自动校准的数字仪表。

一种带有自校准功能的数字仪表，包括转换电路【1】、积分器或A/D转换器【2】、门限转换电路【3】、微处理器MCU【4】、LCD【6】、E2ROM【10】、I/O口【9】和RS-232C接口【7】，其特征在于还包括带有十进制计数/分配器的功能及量程识另电路【5】和门限转换电路【3】；积分器或A/D转换器联接门限转换电路，转换电路联接功能及量程识别电路，门限转换电路和功能及量程识别电路都与微处理器相连。

由于本实用新型出厂前对每个功能及量程，用相应的标准源输入被测参数标准值，MCU将计数值与标准值进行比较，自动计算出该量程的校准系数K，并将其和功能及量程存储到非易失性的E2ROM中。使用时，仪表门限转换电路将积分时间转换为单片机MCU的计数门限，功能及量程识别电路提供功能及量程信号输入MCU,MCU将存储的校准系数K取出，并对当前值进行数据处理，即自动校准后才送LCD显示，从而实现了自动校准，因此本实用新型提供的仪表自动化程度高，而且提高了仪表的准确性、稳定性和可靠性。

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型中的功能及量程识别电路图；

图3是本实用新型实施例1的门限转换电路；

图4是本实用新型实施例2的门限转换电路；

图5是本实用新型实施例3的门限转换电路；

图6是本实用新型实施例4的门限转换电路。

下面结合附图详细说明。

如图1所示，带有自校准功能的数字仪表，包括转换电路【1】、积分器或A/D转换器【2】、门限转换电路【3】、微处理器MCU【4】、LCD【6】、E2ROM【10】、I/O口【9】、RS-232C接口【7】和带有十进制计数/分配器的功能及量程识别电路【5】；积分器或A/D转换器联接门限转换电路，转换电路联接功能及量程识别电路，门限转换电路和功能及量程识别电路都与微处理器相连。

转换电路【1】将被测量参数转换为相应的电压信号(其中不含任何可调整元件)；积分器或A/D转换器【2】根据双积分原理对输入信号进行转换，积分时间的长短反应了输入信号的大小。因此，通过门限转换电路【3】将积分时间转换为单片机MCU【4】(如MSC62系列、KS56C220、KS56C820)的计数门限。同时，功能及量程识别电路【5】为MCU【4】提供功能及量程信号。

MCU【4】输出时钟信号给积分器或A/D转换器【2】作为其工作时钟，同时又兼作本身的计数脉冲，使MCU【4】与积分器或A/D转换器【2】达到同步。

MCU【4】根据功能及量程信号和在计数门限内计数值大小，经过数据处理后，即可直接驱动LCD【6】，将被测量参数的大小及单位符号显示出来。

如图2所示，MCU的两个I/O口分别接十进制计数/分配器U2(4017)的14、15脚，另外四个I/O口I1～I4分别与拨盘开关【11】B组结点相接，U2的0～9脚分别接拨盘开关【11】A组结点。

为了尽可能节省MCU【4】的I/O口，本电路使用了6个I/O口、一块十进制计数/分配器U2(4017B)和拨盘开关【11】，采用扫描方式，实现了50个功能及量程的识别。