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R_X、R_Y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INH_O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。