智能化仪器的设计

引 言

随着我国电子事业的迅速发展，各种新式、高精度、多功能电子仪器像雨后春笋一样涌现，从而取代了老式体积庞大、功能单一、精度较低的一些仪器。就我国目前现状而言，缺乏将万用表及示波器功能于一身，数据可以存储，波形可以再现等的智能化仪器。因此，有必要设计一种这样的仪器。

1 ，整机框图的设计

图 1 是智能化仪器的原理框图。根据设计目的，此仪器以单片机为核心，由单片机完成对数据的计算和存储等工作。根据智能化仪器的多功能要求，采用多输入回路设计。为了提高数据的处理速度，仪器采用同种产品中的高速芯片；为了提高抗干扰能力，在单片机和外围电路之间采用光电隔离技术；为了提高仪器的稳定性，电源电路采用全芯片分压、稳压技术.。

1.1 模拟部分

在模拟部分中，电压输入回路将较高的输入电压规范到 5V 的电压，电流输入回路将被测电流转换成 5V 的电压。采样保持器、多路开关和A/D 转换器一起将被测电压、电流按相对应的规范的 5V 电压转换成数字量，并送入 8031 单片机进行相应的数据处理，最终得到被测量的显示、输 出 。

1.2 数字部分

在数字部分中，键盘与显示器是进行人机对话的工具，操作者按动面板上的按键，可将完成的测量功能通知仪器，而仪器则通过显示器做出响应。RS — 232 通用接口可使仪器与自动测试系统联接，并可使该仪器在计算机控制下完成自动测试工作。

数字部分中的核心是8031单片机。扩展外部8K 字节 ROM 存储器，4K 字节的 RAM 存储器。电改写 ROM 采用 2864，该芯片采用串行输入输出方法，使芯片的引脚减小到 8 个，芯片的尺寸大大减小。

2 ，具体局部电路设计

2.1 电压输入回路

2.1.1 电压量程的划分如表1

2.1.2 电压输入回路原理图

2.1.3 量程开关动作状态如表2

2.1.4 超量限判断电路

2.2 电流输入回路

2.2.1 电流量程确定如表3

2.2.3 电流输入回路原理图

2.3 传感器输入

此部分电路为仪器的扩展功能，设计时只提供标准的电压输入口。非电量信号经过外部传感器转换成为0~5V 的电压信号后，通过此接口把信号输入到仪器。

2.4 采样保持电路与多路开关转换电路

2.5 A ／ D 转换电路

2.6 EEPROM2864 与 8031 的硬件连接

2.7 8279可编程键盘

2.8 液晶显示

液晶显示采用 E1330 集成芯片。