[实用新型]智能外载测量仪

摘要

一种新型的智能外载测量仪，是将被测电压、电流、温度、应变、热电偶等信号经各自的输入电路，由多路模拟开关选择送A/D转换器转变成数字信号，再由单片机及外围电路进行被测信号的数据采集、处理、存贮、显示和打印。并通过键盘控制进行功能选择及参数输入，如校零、通讯、快速采样、信号选择、次数选择等。本仪器测量精度高，测量范围广，测量速度快，既可单独使用，又可和上位机联机使用，并具有掉电后数据仍保存功能。

主权项

1、一种新型的智能外载测量仪，是由电源电路、信号输入切换电路、应变信号放大电路、对称跟踪稳压电源电路、A/D转换及打印机接口电路、单片微机及外围电路、通讯电路、键盘/显示电路组成，其特征在于：a.在信号输入切换电路中，由开关S1、电阻R1、R2、R3及限幅二极管构成的I/V转换电路，当S1合上(或打开)时，将4～20mA(或0～10mA)电流信号转换成0.4～2V电压信号送入多路模拟开关U1(CO4052)的1端；由电阻R4、R5、R6及限幅二极管构成的电压信号输入电路，将输入的0～5V电压信号分压为0～2V的电压信号送入U1的5端；温度信号输入电路由电桥电路和两级运算放大器组成，其中：由电阻R12、R13、R14及电位器R22构成电桥电路，温度传感器铂热电阻接入一桥臂RX、RY两端，电桥输出送由高精度运放U3(OP-07)、电阻R15、R16、R19、R20、二极管D7、D8构成的差动放大器，差动放大器输出即U3的6端输出送由高精度运放U4(OP-07)、电阻R17、R18、R21构成的反相放大器，反相放大器的输出接U1的2端；由模拟通道开关U5(CD4052)、运放U6(ICL7650)构成的应变信号放大电路，是将应变信号输入到U5的1端，热电偶信号输入到U5的5端，U5的2端接地，为U6校零使用，U5的10、9、6端分别接单片机U14(8031)的P1.3、P1.4和P1.5。U5的3端切换输出经电阻R23送运放U6的5端，U6和电阻R24、R25、R26构成同相放大器，U6的1端和2端分别经调零电容C4和C5接其8端，在U6的4端与5端之间接钳位二极管D9、D10，U6的9端接其4端，U6的10端输出经电阻R27、电容C8构成的低通滤波器后送U1的4端(ε0)；U1的10、9、6端分别接单片机U14(8031)的P1.0、P1.1和P1.2，U1的3端切换输出经电阻R7、电容C1构成的低通滤波器后送运放U2(OP-07)的3端，由运放U2、电阻R10、R11、R8、电位器R9组成的电压跟随器，将各被测信号经二极管D5、D8限幅后，再经电阻R38、电容C10构成的低通滤波器后送A/D转换器U13(ICL7135)的INHO输入端；b.对称跟踪稳压电源电路有二部分，一部分由三端稳压器U7(MC7805T)、运放U8(OP-07)、晶体管T1(9012)、电阻R34～R37、电容C8、C9构成，输出对称的±5V电压供U6使用，另一部分由可调三端稳压器U9(LM317K)、运放U10(OP-07)、晶体管T2(9012)、电阻R28～R33构成，输出±2.4V电压供电桥使用；c.A/D转换电路由并行I/O接口芯片U11(8255)、非门U12(74LS04)、A/D转换器U13(ICL7135)、电阻R39～R45、电容C11～C14、二极管D11、稳压二极管Z1构成。其中：非门U12∶A、U12∶B和电阻R39、R40、电容C12组成振荡器，其输出接U13的22端，作为U13的工作时钟；U13的24端、3端、9端接地，1端接-5V，11端接+5V，7端与8端之间接电容C13；由稳压二极管Z1、电位器R44、电阻R45组成的参考电源接U13的2端，作为A/D转换的参考电压；U13的6端经电阻R41后分别经电容C11接其5端和经电容C14、电阻R42接其4端，U13的4端经反接二极管D11、电阻R43接地。U13的25端接U11的10端，U13的26端接U11的13端，U13的BCD数据线16、15、14、13端(即B8、B4、B2、B1)分别对应接U11的1、2、3、4端(即PA3、PA2、PA1、PA0)，U13的20端、18端、12端、23端分别应接U11的40、39、38、37端(PA4～PA7)；U11的27～34端(D7～D0)接单片机U14的数据总线，U11的18～25端(PB0～PB7)和14、16端(PC0、PC2)作为打印机接口，送接微型智能打印机μP-40，U11的6端接译码器U19的片选端，U11的35端接单片机复位端，U11的8、9端分别接地址线的A1、A0端，U11的36端和5端接单片机U14的16端(线)和17端(线)；d.由单片机U14(8031)、锁存器U15(74LS373)、译码器U19(74LS138)、EPROM程序存贮器U16(2764)、RAM数据存贮器U17(6264)、EEPROM存贮器U18(2864)、键盘/显示接口电路U20(8279)构成的单片微机及外围电路，是将U14的18、19两端外接晶振电路，U14的9端(复位端)接由R46、C17构成上电复位电路，U14的10、11两端外接RS232接口电路，U14的P0.0～P0.7接数据总线，U14的P2.0～P2.4接U16、U17、U18的高5位地址线A8～A14，U14的P2.5、P2.6、P2.7分别接U19的1、2、3端，U14的线接U16的端，U14的、线分别接U17的、和U18的、及U20的、，U14的ALE线接U15的11端，U15的D0～D7接数据总线，U15的Q0～Q7输出分别接U16、U17、U18的低8位地址线A0～A7，U15、U17、U18、U20的D0～D7接数据总线；U19的0输出接U17的1端，U19的1输出接U18的1，U19的2输出接U20的端，U20的21端接地址线A0，U20的9端接单片机U14的复位端，U20的3端接U14的ALE线，U20的4端经反门U12∶C(74LS04)后接U14的INT0端；e.键盘/显示电路为通用的8279键盘/显示电路，接16个键，七位LED数码管显示及一组八个二极管的显示。