数字多用表GPIB接口设计

　　测试技术中,数字多用表作为通用仪表,在电量和各种非电量参数的测量中,应用极其广泛。但是普通的数字多用表只能实现手动测量,不能对各参数进行自动测量。而现在,自动测试技术和系统应用越来越广泛。为此,有必要对原有数字多用表进行改进,以实现各参数的自动测量。本人总结了传统数字多用表的测量方法,并在此基础上设计出了带GPIB接口的智能数字多用表。

　　1　模拟量输入通道

　　数字多用表能够测量交直流电压、交直流电流、电阻等参数,其中各参数又需设置多个量程。下面简单介绍各参数到单片机的输入通道。

　　1·1　电压的测量

　　本仪表能实现交流和直流电压的测量。其中直流电压经放大器放大后直接送入A/D转换器,而对于交流电压,经放大后,首先通过整流器变换为直流电压后再送入A/D转换器。为了满足不同量程测量的需要,交直流电压公用一个程控增益放大器,放大器增益由单片机送出不同的控制信号加以调节。

　　1·2　电流的测量

　　交直流电流首先经由一系列标准电阻转换为电压信号,其中直流信号直接送入A/D转换器,而交流信号同样经整流器变换为直流后再送入A/D转换器。

　　电流测量量程由单片机送出的代码经多路开关切换接入不同的标准电阻实现调节。

　　1·3　电阻的测量

　　电阻信号由一个恒流源变为直流电压信号,再通过一个可程控增益放大器调节量程,放大器增益同样由单片机输出的代码经多路开关控制。

　　2　单片机应用系统

　　本仪表选用MCS-51系列单片机8031作为控制器,主要实现测量参数的选择、量程切换等测量过程的控制、GPIB接口管理以及人机对话等功能。其中GPIB接口管理在下节介绍,这里首先对测量过程控制接口作简单介绍。

　　如上所述,数字多用表实现交直流电压、电流、电阻等参数的测量,各参数的选择由8031单片机送出的信号控制开关切换加以选择。各参数量程均经过多路开关加以切换。多路开关的控制代码(通道选择码)由8031单片机送出,经锁存得到。

　　3　GPIB接口设计

　　GPIB总线是组建自动测试系统的主要的接口总线之一,通过GPIB总线及接口,可实现仪器的远地控制,实现自动测试。目前,实现GPIB接口的方法很多,为了充分利用仪表中单片机的软硬件资源,本仪表采用通用I/O接口芯片Intel8255,并用软件模拟的方法实现。

　　一片8255有3个端口,3种工作方式,其中方式1为选通I/O方式。此时,A端口和B端口分别用作数据的输入输出口,C端口用来发送或接收选通或响应信号,配合A、B端口进行数据传送。