专利名称：一种多功能电子测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子测量仪，尤其是一种多功能电子测量仪。
背景技术：
目前，国内各大高校电子信息类专业涉及很多电子实验，一般使用诸如三极管特性测试仪、数字电压表、数字示波器及信号发生器等传统仪器对各项实验数据进行测量，测量性能日益优越，然而传统电子测量仪器功能单一，使用时，往往需要多种仪器相互配合共同测量，操作较为复杂，并且价格昂贵，只适合在有限的实验室等学术科研环境使用，无法满足学生在宿舍或教室等普通室内外环境进行精度要求较低的课外科技活动的需求。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种易于携带、成本较低以及使用方便的多功能电子测量仪。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种多功能电子测量仪，包括数字电压表模块，数字示波器模块，数字信号发生器模块和控制器模块，所述的数字电压表模块与所述的控制器模块相连，所述的数字示波器模块与所述的控制器模块相连，所述的数字信号发生器模块与所述的控制器模块相连。所述的数字电压表模块包括第一信号调理模块和模数转换模块，所述的数字示波器模块包括第二信号调理模块和高速ADC转换模块，所述的数字信号发生器模块包括第三信号调理模块和DDS模块，所述的第一信号调理模块的输出端与所述的模数转换模块的输入端相连，所述的模数转换模块的输出端与所述的控制器模块相连，所述的第二信号调理模块的输出端与所述的高速ADC转换模块的输入端相连，所述的高速ADC转换模块的输出端与所述的控制器模块相连，所述的第三信号调理模块的输入端与所述的DDS模块的输出端相连，所述的DDS模块与所述的控制器模块相连。所述的第一信号调理模块包括第一功能选择模块、第一过压保护电路、第一信号衰减电路、交直流转换电路和第一滤波电路，所述的第一功能选择模块通过所述的第一过压保护电路与所述的第一信号衰减电路相连，所述的第一信号衰减电路通过所述的交直流转换电路与所述的第一滤波电路相连。所述的第二信号调理模块包括第二功能选择模块、第二过压保护电路、A/D范围控制电路、第二信号衰减电路和第二滤波电路，所述的第二功能选择模块通过所述的第二过压保护电路与所述的A/D范围控制电路相连，所述的A/D范围控制电路通过所述的第二信号衰减电路与所述的第二滤波电路相连。所述的第三信号调理模块包括电源模块、晶体振荡器模块、波形转换电路、第三滤波电路、D/A转换电路和信号放大电路，所述的电源模块与所述的DDS模块相连，所述的晶体振荡器模块与所述的DDS模块相连，所述的波形转换电路通过所述的第三滤波电路与所述的D/A转换电路相连，所述的D/A转换电路与所述的信号放大电路相连。[0009]与现有技术相比，本实用新型的优点在于能够让学生在宿舍和教室等普通环境使用，可以提高学生学习并掌握先进的仪器仪表技术和实验技术的积极性，大大增强实验操作能力，并在系统中嵌入自编程序提高了系统的灵活性，满足开发性教学实验的要求。
图1为本实用新型的系统原理框图；图2为第一信号调理模块的电路原理框图；图3为第二信号调理模块的电路原理框图；图4为第三信号调理模块的电路原理框图；图5a为数字电压表模块电路图一；图5b为数字电压表模块电路图二；图6为数字示波器模块电路图；图7a为数字信号发生器模块电路图一；图7b为数字信号发生器模块电路图二 ；图7c为数字信号发生器模块电路图三；图7d为数字信号发生器模块电路图四；图8为C8051320单片机控制电路图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。实施例:一种多功能电子测量仪，包括:数字电压表模块，数字示波器模块，数字信号发生器模块和控制器模块4，数字电压表模块包括第一信号调理模块I和模数转换模块5，数字示波器模块包括第二信号调理模块2和高速ADC转换模块6，数字信号发生器模块包括第三信号调理模块3和DDS模块7,第一信号调理模块I包括第一功能选择模块11、第一过压保护电路12、第一信号衰减电路13、交直流转换电路14和第一滤波电路15，第一功能选择模块11通过第一过压保护电路12与第一信号衰减电路13相连，第一信号衰减电路13通过交直流转换电路14与第一滤波电路15相连，第一滤波电路15的输出端与模数转换模块12的输入端相连，模数转换模块5的输出端与控制器模块4相连，第二信号调理模块2包括第二功能选择模块21、第二过压保护电路22、A/D范围控制电路23、第二信号衰减电路24和第二滤波电路25，第二功能选择模块21通过第二过压保护电路22与A/D范围控制电路23相连，A/D范围控制电路23通过第二信号衰减电路24与第二滤波电路25相连，第二滤波电路25的输出端与高速ADC转换模块6的输入端相连，高速ADC转换模块6的输出端与控制器模块4相连,第三信号调理模块3包括电源模块、晶体振荡器模块、波形转换电路33、第三滤波电路34、D/A转换电路35和信号放大电路36，电源模块与DDS模块7相连，晶体振荡器模块与DDS模块7相连，波形转换电路33通过第三滤波电路34与D/A转换电路35相连，D/A转换电路35与信号放大电路36相连，波形转换电路33的输入端与DDS模块7的输出端相连，DDS模块7与控制器模块4相连。如图2所示，第一过压保护电路12主要功能是保护输入的电压小于等于限定的保护电压，防止由于电压过高损坏电路，第一信号衰减电路13主要功能是将信号电压缩小到可测量范围内；交直流转换电路14主要功能是使交流电压信号经过AD637直流转换器转换后输出信号的值为真有效值，从而使交流信号的检测结果与直流信号的检测结果一致，第一滤波电路15主要功能是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。如图3所示，A/D范围控制电路23主要起到对超大信号、大功率信号和小信号的阻碍作用。如图4和图7c所示，DDS模块7主要采用AD9850芯片来控制DDS模块7和数字电位器x9cl03等器件工作以产生相应波形。如图5a和图5b所示，AC_IN端口输出的交流信号经过AD637转换成具有真有效值的直流信号DC_0UT，此时由C8051F320单片机片控制⑶4052双四选一模拟开关工作状态，即可实现自动选择量程的功能，再由0P07对直流信号进行放大并输入到C8051F320单片机内，由C8051F320单片机的模数转换器进行数据采集，再在C8051F320单片机中做进一步的数据处理，最后将所得的值在IXD显示屏上显示。如图6所示，考虑到实现数字示波器模块的信号的实时性需要很高的采集频率，因此选用AD7821芯片进行采集，再由AD7821芯片的P0.0-P0.7端口输出并从C8051F320单片机的P0.0-P0.7端口输入至C8051F320单片机内部，经过C8051F320单片机的内部处理后在IXD显示屏上显示对应的波型。如图7a、图7b、图7c和图7d所示，电源模块是由一个低功耗正向电压调节器SPXl 17M3-3.3芯片驱动，从VOUT端口输出3.3V的供电电压；幅值调节部分由C8051F320单片机控制数字电位器x9cl03实现自动调节功能；波形产生部分主要由DDS器件AD9850和晶体振荡器模块共同作用最终在IOUT端口产生相应波形。不同的波形信号可以根据相应的连接方式产生，这里主要以三种波形为例:电压经过电压跟随器0P27形成正弦波信号；将IOUT端口与VINP端口相连，在QOUT端口可产生方波信号；通过积分电路的转换作用，可以将方波信号转换成三角波信号输出。如图8所示，控制电路的主要方式是通过不同按键选择C8051F320单片机上对应的端口组合，从而实现对数字电压表模块、数字示波器模块和数字信号发生器模块三种不同功能模块的选择与控制，数字电压表模块、数字示波器模块和数字信号发生器模块所产生的数据由C8051F320单片机的PO、Pl和ADl端口采集，在C8051F320单片机内部处理相应的数据并进行输出和显示。
权利要求1.一种多功能电子测量仪，其特征在于包括数字电压表模块，数字示波器模块，数字信号发生器模块和控制器模块，所述的数字电压表模块与所述的控制器模块相连，所述的数字示波器模块与所述的控制器模块相连，所述的数字信号发生器模块与所述的控制器模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种多功能电子测量仪，其特征在于所述的数字电压表模块包括第一信号调理模块和模数转换模块，所述的数字示波器模块包括第二信号调理模块和高速ADC转换模块，所述的数字信号发生器模块包括第三信号调理模块和DDS模块，所述的第一信号调理模块的输出端与所述的模数转换模块的输入端相连，所述的模数转换模块的输出端与所述的控制器模块相连，所述的第二信号调理模块的输出端与所述的高速ADC转换模块的输入端相连，所述的高速ADC转换模块的输出端与所述的控制器模块相连，所述的第三信号调理模块的输入端与所述的DDS模块的输出端相连，所述的DDS模块与所述的控制器模块相连。
3.根据权利要求2所述的一种多功能电子测量仪，其特征在于所述的第一信号调理模块包括第一功能选择模块、第一过压保护电路、第一信号衰减电路、交直流转换电路和第一滤波电路，所述的第一功能选择模块通过所述的第一过压保护电路与所述的第一信号衰减电路相连，所述的第一信号衰减电路通过所述的交直流转换电路与所述的第一滤波电路相连。
4.根据权利要求2所述的一种多功能电子测量仪，其特征在于所述的第二信号调理模块包括第二功能选择模块、第二过压保护电路、A/D范围控制电路、第二信号衰减电路和第二滤波电路，所述的第二功能选择模块通过所述的第二过压保护电路与所述的A/D范围控制电路相连，所述的A/D范围控制电路通过所述的第二信号衰减电路与所述的第二滤波电路相连。
5.根据权利要求2所述的一种多功能电子测量仪，其特征在于所述的第三信号调理模块包括电源模块、晶体振荡器模块、波形转换电路、第三滤波电路、D/A转换电路和信号放大电路，所述的电源模块与所述的DDS模块相连，所述的晶体振荡器模块与所述的DDS模块相连，所述的波形转换电路通过所述的第三滤波电路与所述的D/A转换电路相连，所述的D/A转换电路与所述的信号放大电路相连。
专利摘要本实用新型公开了一种多功能电子测量仪，特点是包括数字电压表模块，数字示波器模块，数字信号发生器模块和控制器模块，数字电压表模块与控制器模块相连，数字示波器模块与控制器模块相连，数字信号发生器模块与控制器模块相连；优点是能够让学生在宿舍和教室等普通环境使用，可以提高学生学习并掌握先进的仪器仪表技术和实验技术的积极性，大大增强实验操作能力，并在系统中嵌入自编程序提高了系统的灵活性，满足开发性教学实验的要求。
文档编号G01R15/12GK203054053SQ20122068236
公开日2013年7月10日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者陈喻, 李宏, 袁娇, 刘兴强, 翟诗莹, 梅子君 申请人:宁波大学