专利名称：直线位移式数显量具用数字显示器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种测量显示器件，具体为直线位移式数显量具用数字显示器。
现有的直线位移式数显量具用数字显示器包括检测运算电器、时钟电路、操作控制电路、笔划译码器、位选择译码器及显示器件(见
图1)，这种数显器可广泛应用于各种直线位移式数显量具，如游标卡尺、高度尺、机床数显标尺等，变刻度式量具为数字式，可以直接从显示器上读出测量数据。国际上以瑞士塞尔维克(SyLVAC)公司产品为代表的上述数字显示器已使用十余年，国内以上海量具厂为代表采用全仿制塞尔维克公司产品亦有三余年历史。上述产品的基本技术特征为数字显示输出只受电源控制，一旦接入电源，数字显示不息；功率消耗基本保持不变，无论量具处于工作或非工作状态。也就是说，只要电源接通，无论量具工作与否，数字显示不息，功耗不变。显然，这种产品存在一个量具不工作状态下的功率消耗问题。
本实用新型的目的在于提供一种改进型直线位移式数显量具用数字显示器，使得量具工作状态被自动判别、非工作状态下自动关显示并自动降低功率消耗。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现
在现有技术的基础上，即在检测运算电路、时钟电路、操作控制电路、位选择译码器、笔划译码器及显示器件的构成基础上加上一个功耗自动控制电路，包括测量数据比较器、定时计数器、显示消隐控制及时钟频率控制电路。功耗自动控制的具体方案为测量数据比较器取测量数据相邻两显示周期的指定位信号进行异或比较，得出测量数据是否变化信号，即量具是否工作信号，该信号送至定时计数器的清零端决定计数器是否清零。如比较结果，相邻两显示周期的数据不等，则比较器输出清零信号R＝1，将定时计数器请零；如被比较的两数据不变，则比较器输出无效清零信号R＝0，定时计数器保持计数状态。如在一定时间T内，连续输出无效清零信号R＝0，则定时计数器连续计数至计数满，定时计数器末端输出一个L＝0信号，此时判定量具处于非工作状态；否则，计数器将不断被清零而达不到计数满值，定时计数器末端输出一个L＝1信号这就表示量具处于工作状态。显示消隐控制电路是采用计数器状态信号L与数据刷新显示前的短暂消隐信号P相“与”输出新的消隐信号G，其中G＝L·P，当计数满时、L＝0、G＝0，强迫显示进入并保持消隐，即强迫关显示；计数未满，L＝1、G＝P，执行原来的刷新显示消隐功能。定时计数器计数状态信号L与计数器计数脉冲信号K相“与”送计数器计数脉冲输入端，当L＝0时，切断计数器计数脉冲K的输入，使得量具在非工作状态下计数器保持计数满状态不变，从而保持L＝0信号输出不变。计数器状态信号L送时钟频率控制电路，控制时钟频率信号或时钟频率二分频信号的发送，即F＝Lf＋Lf1(其中f为电络时钟信号，f1＝ (f)/2 ，为时钟信号的二分频信号，F为时钟频率控制电路的输出信号)，当L＝1时，即量具处于工作状态，F＝f发送正常时钟频率信号，当L＝0时，即量具处于非工作状态，F＝f1，这时系统时钟频率减半。由于直线位移式数显量具用数字显示器系使用动态电路工作，而动态电路的功耗与工作频率成正比，本显示器的功耗自动控制就是通过定时计数器输出的状态信号L控制电路的工作频率减半而达到的。由于显示器的功耗包括电路功耗、显示功耗和线路板漏电功耗，本实用新型通过频率控制和关显示，只能控制电路功耗和显示功耗，而不能控制线路板的漏电功耗，因此显示器在关显示状态下功耗约为工作状态下功耗的70％左右。
本实用新型与现有技术相比，其优点为1、操作结束经复零经过T延时后，(T为定时计数器达到计数满值所需时间，由选用的时钟频率决定)，显示自动关闭，显示器处于维持状态，并自动控制功耗降低至操作时功耗的70％左右；2、操作重新开始，显示自动恢复，并进入工作状态，功耗恢复为正常功耗；
3、功耗节约的效果可计算如下设量具每天连续工作六小时，工作电流为a，维持状态的电流为b，则现有技术产品因操作与否皆处于工作状态，即b＝a，所以每天的功耗为W1＝24a；本显示器因维持状态功耗只及工作状态的70％，即b＝0.7a、所以每天的功耗为W2＝6a＋18b＝18.6a∴ (W2)/(W1) ＝ 18.6/24 ＝77.5％、即每天节约功耗22.5％。
4、在上述特点下，对产品应用可作两种选择①保持产品工作功耗指标不变，则相同的供电电池在本显示器中使用寿命可比原产品使用寿命延长22.5％；②保持电池的使用寿命不变，则可降低对产品工作功耗的指标，从而提高产品的合格率，降低产品的销售价、有利于大面积的推广应用。
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为现有技术产品的框图；图2为本实用新型的框图；图3为测量数据比较器的电路图4为定时计数器的电路图；图5为显示消隐控制电路图；图6为时钟频率控制电路图。
其中1、2、3、4为CMOS传输门实施例由检测运算电路、时钟电路、操作控制电路、笔划译码器、位选择译码器、功耗自动控制电路及显示器件构成本实施例的框图(见图2)、功耗自动控制电路包括测量数据比较器、定时计数器、显示消隐控制及时钟频率控制电路。测量数据比较器主要包括一个异或门和由四个以指定位位选信号为控制信号的CMOS传输门构成的数据输入通道组成，(见图3)，其中门1、门2和门3、门4分别与两个串接的非门构成两个串联的传输单元，门2、门4分别并接在上述两串接非门的两端起到自保持作用，门1、门3和门2、门4的控制信号互补。测量数据相邻两显示周期的指定位信号及其非信号分别从上述数据输入通道传输到两传输单元，送至异或门的输入端进行异或比较。本实施例选用显示器件第二位位选信号W2作CMOS门的控制信号，以测量数据第二位二进制码的D0位作比较对象，相邻两显示周期的D0及D0通过上述数据通道分别被送到异或门的输入端进行比较，得到测量数据是否变化的结果。比较器的输出R＝
(其中、D0A·D0B分别为相邻两显示周期的D0信号)，当D0A＝D0B时，即两显示周期测量数据不变，R＝0，送定时计数器的清零端，为无效清零信号，定时计数器保持计数状态，如果在一定时间T内，连续输出R＝0，则定时计数器连续计数至计数满，此时计数器末端发出一个计数满信号L＝0，判定量具处于非工作状态，否则D0A≠D0B、即DOA＝D0B，则R＝1，送定时计数器清零端，计数器被清零，其末端输出一个L＝1信号，判定量具处于工作状态。定时计数器是由8位D触发器连成的二进制计数器，见图4，其末端接一个由D触发器构成的计数状态触发器，当计数器计数满时，计数状态触发器输出L＝0判定量具处非工作状态，否则L＝1，判定量具处工作状态。L＝0信号有三个作用①强迫消隐，即显示消隐控制电路是由定时计数器状态信号L与数据刷新显示前的短暂消隐信号P相“与”构成输出一个新的消隐信号G，(见图5)，即G＝L·P，当L＝0时，强迫显示进入并保持消隐，即强迫关显示，反之将执行原来的刷新显示消隐功能，图5中的Rs触发器为抗干扰所设；②切断定时计数器计数脉冲K的输入，见图4、CK＝K·L，在非工作状态下、CK＝0，使定时计数器保持计数满状态，即保持L＝0信号输出不变；③迫使电路时钟频率减半，即时钟频率控制器包括一个由D触发器构成的时钟频率二分频电路，(见图6)，时钟频率控制器的输出F＝Lf＋Lf1(f1＝ (f)/2 ，f为原电路时钟)，在量具处于非工作状态时，F＝f1，迫使系统时钟频率降低一倍。
本实施例选用基本时钟频率的192K分频作定时计数器的计数输入脉冲，根据上述定时计数器的工作原理，可计算定时计数器的定时时间T如下设系统工作的基本时钟频率为f，则定时计数器的计数脉冲K的频率fk＝f／192K计数脉冲K的周期tk＝1／fk＝192k／f∵定时计数器由8位D触发器连成，T＝256tk∴T＝256×192k／f＝256×192×1024／f＝50331648／f本显示器选用f＝185KHZ∴定时计数器的定时时间T＝50331648／185k＝272秒＝4.5分即当选用基本时钟频率f＝185KHZ时，约经四分半钟，量具皆不被操作，则显示器进入自动关显示状态并自动降低显示器的功耗。
权利要求1.一种直线位移式数显量具用数字显示器，主要包括检测运算电路、时钟电路、操作控制电路、笔划译码器、位选择译码器及显示器件，其特征在于有一个由测量数据比较器、定时计数器、显示消隐控制及时钟频率控制电路组成的功耗自动控制电路，测量数据比较器取测量数据相邻两显示周期指定位信号进行异或比较，其结果送定时计数器的清零端，定时计数器计数满信号与显示数据刷新前的短暂消隐信号相“与”，强迫并保持显示消隐(即关显示)；计数满信号与定时计数器的定时计数脉冲相“与”，切断计数脉冲的输入；计数满信号送时钟频率控制电路，控制系统时钟频率减半。
2.如权利要求1所述的直线位移式数显量具用数字显示器，其特征在于所述的测量数据比较器的异或门数据输入通道主要由四个以指定位位选信号为控制信号的CMOS传输门构成，其中门1、门2和门3、门4分别与两个串接的非门构成两个串联的传输单元，门2、门4分别并接在上述两串接非门的两端起自保持作用，门1、门3和门2、门4的控制信号互补，相邻两显示周期的指定位数据信号及其非信号分别从上述输入通道传输到两个传输单元，送到异或门的输入端进行比较。
3.如权利要求1所述的直线位移式数显量具用数字显示器，其特征在于所述的定时计数器是由8位D触发器构成的二进制计数器，其末端接一由D触发器构成的计数状态触发器。
4.如权利要求1所述的直线位移式数显量具用数字显示器，其特征在于所述的时钟频率控制器包括一个时钟二分频电路，时钟信号或时钟二分频信号的发送受控于计数器的计数状态信号。
专利摘要一种直线位移式数显量具用数字显示器，包括检测及运算电路、时钟电路、操作控制电路、笔划译码器、位选择译码器，其特征在于有一个功耗自动控制电路，能够自动判别显示器是否工作，并在非工作状态下自动关显示并自动将功耗降低至正常工作功耗的70％左右。
文档编号G01B21/02GK2072212SQ9021221
公开日1991年2月27日 申请日期1990年5月8日 优先权日1990年5月8日
发明者王昌纯, 花海安 申请人:合肥微型计算机应用技术研究所