專利名稱：超低頻頻率特性測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種用于自動控制系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)測試的超低頻頻率特性測試儀。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在進(jìn)行自動控制系統(tǒng)或網(wǎng)格的超低頻頻率特性測試時，有一種型號為BT-6型測試儀及其改型產(chǎn)品，它們存在著故障率高、維修難、體積大、價格昂貴，不能打印特性曲線和相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格等問題。
本實用新型的目的是提供一種測試精度高、價格低廉、體積小、操作方便、耗能低、功能齊全，尤其是能把測量結(jié)果自動打印出特性曲線和相應(yīng)數(shù)據(jù)表格的超低頻頻率特性測試儀。
本實用新型的目的是通過如下方案實現(xiàn)的它包括電源(1)、主機(jī)(2)、數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(4)、鍵盤與顯示部分(5)及打印繪圖接口部分(6)。主機(jī)(2)包括單片機(jī)(2.1)、外擴(kuò)程序存貯器(2.2)、外擴(kuò)數(shù)據(jù)存貯器(2.3)、譯碼器(2.4)、鎖存器(2.5)、復(fù)位電路(2.6)及晶振電路(2.7)。數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(3.1)、運(yùn)算放大器(3.2)和(3.3)及電阻(3.4)、(3.5)、(3.6)組成。模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(4)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(4.1)，非門(4.2)、(4.3)，電阻(4.4)、(4.5)組成。鍵盤與顯示部分(5)由鍵盤與顯示接口芯片(5.1)，譯碼器(5.2)、(5.3)、(5.4)，六反相器(5.5)、(5.6)，達(dá)林頓驅(qū)動陣列(5.7)、(5.8)，晶體三極管(5.9)～(5.16)，電阻(5.17)～(5.24)，非門(5.25)，電容(5.26)，數(shù)碼管(5.27)、電阻(5.28)～(5.35)及薄膜鍵盤(5.36)組成。打印繪圖接口部分(6)由鎖存器(6.1)和打印繪圖儀插座(6.2)組成。
本實用新型具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、操作方便、耗能低的優(yōu)點(diǎn)。另外本實用新型能產(chǎn)生極寬頻帶(0.0001～10000rad/s)的高精度超低頻正弦信號，測量時能把測量結(jié)果自動打印出特性曲線(如自動繪制伯德圖、乃克斯圖和尼克斯圖)和相應(yīng)數(shù)據(jù)表格，節(jié)省了人工處理的過程，因而本實用新型還具有測試精度高和功能齊全的優(yōu)點(diǎn)。


圖1總體結(jié)構(gòu)方框圖；圖2主機(jī)(2)原理圖；圖3數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)原理圖；圖4模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(4)原理圖；圖5鍵盤與顯示部分(5)原理圖；圖6打印繪圖部分(6)原理圖。
實施例如圖1所示，本實用新型由電源(1)、主機(jī)(2)、數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(4)、鍵盤與顯示部分(5)及打印繪圖接口部分(6)組成。如圖2所示，主機(jī)(2)包括單片機(jī)(2.1)、外擴(kuò)程序存貯器(2.2)、外擴(kuò)數(shù)據(jù)存貯器(2.3)、譯碼器(2.4)、鎖存器(2.5)、復(fù)位電路(2.6)及晶振電路(2.7)。電源(1)采用+5V、±12V穩(wěn)壓電源。單片機(jī)(2.1)是核心部件，采用MCS-51系列8031單片機(jī)，外擴(kuò)程序存貯器(2.2)采用27128芯片，外擴(kuò)數(shù)據(jù)存貯器(2.3)采用6264芯片，譯碼器(2.4)為74138，鎖存器(2.5)為74LS373八D鎖存器，復(fù)位電路(2.6)由按鍵(2.61)、74LS04六反相器(2.62)、電阻和電容組成，晶振電路(2.7)由6MHZ晶振(2.71)與兩個30P電容(2.72)和(2.73)組成。如圖3所示，數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(3.1)、運(yùn)算放大器(3.2)、(3.3)、及電阻(3.4)、(3.5)、(3.6)組成。數(shù)模轉(zhuǎn)路器(3.1)采用八位二路DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器。兩個運(yùn)算放大器(3.2)、(3.2)的型號為LM741，構(gòu)成雙極性輸出。電阻(3.4)為7.4K，兩個電阻(3.5)、(3.6)為15K。如圖4所示，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(4)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4.1)、非門(4.2)、(4.3)和電阻(4.4)、(4.5)組成。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4.1)采用八位八路ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器，非門(4.2)、(4.3)是二輸入端四非門，型號為74LS02，電阻(4.4)、(4.5)是兩個分壓電阻，構(gòu)成雙極性輸入。如圖5所示，鍵盤與顯示部分(5)由鍵盤與顯示接口芯片(5.1)，譯碼器(5.2)、(5.3)、(5.4)，六反相器(5.5)、(5.6)，達(dá)林頓驅(qū)動陣列(5.7)、(5.8)，晶體三極管(5.9)～(5.16)，電阻(5.17)～(5.24)，非門(5.25)，電容(5.26)，數(shù)碼管(5.27)、電阻(5.28)～(5.35)及薄膜鍵盤(5.36)組成。鍵盤與顯示接口芯片(5.1)是通用可編程鍵盤顯示接口芯片8279，與8031單片機(jī)相連接，譯碼器(5.2)、(5.3)、(5.4)采用74138，用于鍵與顯示的位控。六反相器(5.5)、(5.6)為74LS02，用于驅(qū)動位選。達(dá)林頻驅(qū)動陣列(5.7)、(5.8)為MC1413，用于功率放大。晶體三極管(5.9)～(5.16)為9012，用于驅(qū)動段碼。電阻(5.17)～(5.24)為100Ω，電阻(5.28)～(5.35)為30K。非門(5.25)為74LS02，用于啟動單片機(jī)8031的INT1。電容(5.26)為10μ，構(gòu)成的復(fù)位電路。數(shù)碼管(5.27)為12位共陰LC-5011數(shù)碼管。如圖6所示，打印繪圖接口部分(6)由鎖存器(6.1)和打印繪圖儀插座(6.2)組成。鎖存器(6.1)為74LS373八D鎖存器，打印繪圖儀插座(6.2)為25芯插座。
單片機(jī)(2.1)直接與外擴(kuò)程序貯存器(2.2)、外擴(kuò)數(shù)據(jù)貯存器(2.3)、譯碼器(2.4)、鎖存器(2.5)、(6.1)、復(fù)位電路(2.6)、晶振電路(2.7)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(3.1)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4.1)、非門(4.2)、(4.3)、鍵盤與顯示接口芯片(5.1)、打印繪圖儀插座(6.2)相連接。
單片機(jī)8031的18、19端與晶振電路(2.7)相連，40端接+5V穩(wěn)壓電源，20、31端接地，9端與復(fù)位電路(2.6)相連，ALE與鎖存器(6.1)的11端及鍵盤與顯示接口芯片(5.1)的3端相連，WR與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(3.1)的2端和18端、非門(4.2)的輸入端、鍵盤與顯示接口芯片(5.1)的11端相連，RD同非門(4.3)的輸入端、鍵盤與顯示接口芯片(5.1)的10端相連，21～25端分別與外擴(kuò)程序貯存器(2.2)、外擴(kuò)數(shù)據(jù)貯存器(2.3)的A 8～A12端相連，29端分別與外擴(kuò)程序貯存器(2.2)、外擴(kuò)數(shù)據(jù)貯存器(2.3)的22端相連，P2.5～P2.7與譯碼器(2.4)的1～3端相連，P0.0～P0.2與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4.1)的A、B、C相連，P1.0、P1.1與打印繪圖儀插座(6.2)相連，P0.0～0.7與鎖存器(2.5)的3、4、7、8、13、14、17、18端相連，P0.0～0.7與鎖存器(6.1)的1D～8D端相連，P0.0～0.7分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(3.1)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4.1)的D0～D7端，P0.0～0.7還與鍵盤與顯示接口芯片(5.1)的DB0～DB7端相連。
鎖存器(2.5)的2、5、6、9、12、15、16、19端分別與外擴(kuò)程序貯存器(2.2)和外擴(kuò)數(shù)據(jù)貯存器(2.3)的A0～A7端相連。鎖存器(6.1)的20端接+5V穩(wěn)壓電源，1、10端接地，2、5、6、9、12、15、16、19端與打印繪圖儀插座(6.2)插接。數(shù)模轉(zhuǎn)換器(3.1)的20端與電阻(3.5)及+5V穩(wěn)壓電源相接，1、17端與譯碼器(2.4)的13端相連。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4.1)的26端與電阻(4.4)、(4.5)相連，22、6端和非門(4.2)的輸出端相連，9端和非門(4.3)的輸出端相連。非門(4.2)、(4.3)同時與譯碼器(2.4)的15端相連。鍵盤與顯示接口芯片(5.1)的20、36、37端接地，40端接+5V穩(wěn)壓電源，9端與電容(5.26)相連，24～31端分別與電阻(5.28)～(5.35)相連，32～34端同時分別與譯碼器(5.2)～(5.4)的1～3端相連，38、39、1、2、5～8端與薄膜鍵盤(5.36)相接，22端與外擴(kuò)數(shù)據(jù)貯存器(2.3)的CS端相連。
在測量時，通過單片機(jī)(2.1)將偏移二進(jìn)制碼形式的N個數(shù)字正弦量按預(yù)先指定的順序存放在外擴(kuò)數(shù)據(jù)存貯器(2.5)中，按一定的時間間隔ΔT順序取出，然后送入雙極性輸出的數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)，由數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)送出具有一定頻率的模擬正弦信號X(t)＝Xmsin(ωt)。其數(shù)字正弦波幅值的大小由兩方面決定，一方面由數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)的電壓的最大值(本系統(tǒng)為±5V)，另一方面是送入數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)的數(shù)字量的大小決定，本測試儀采用的是對送入數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)的數(shù)字量乘以一個比例系數(shù)。其正弦信號幅值和頻率均可調(diào)(幅值為0～±5V，頻率為0.0001～10000rad/s)，具體給定是通過鍵盤采用人機(jī)對話形式操作。數(shù)據(jù)處理是采用相關(guān)計算法，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(4)將被測對象(7)的輸出Y(t)轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，順序存入外擴(kuò)程序存貯器(2.2)的某一區(qū)域，利用相關(guān)計算公式做離散化處理，公式如下A=N2πTΣ0nNYksin(kt);]]>B=N2πTΣ0nNYkcos(kt)]]>其中nN為總的采樣點(diǎn)數(shù)，t＝2π/N為采樣間距，Yk為采樣點(diǎn)。
經(jīng)換算得到被測對象(7)的幅頻特性和相頻特性，隨時在鍵盤與顯示部分(5)顯示測試狀態(tài)，并通過PP-40打印繪圖儀將測量結(jié)果自動繪制伯德(Bode)圖、乃克斯(Nichols)圖和尼克斯(Nyguist)圖，打印出對數(shù)座標(biāo)、直角座標(biāo)和極座標(biāo)的數(shù)據(jù)表格。
本實用新型可用在教學(xué)和科研中進(jìn)行自動控制系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的頻率特性測試。
權(quán)利要求1.一種用于自動控制系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)測試的超低頻頻率特性測試儀，它包括電源(1)，其特征是它還包括主機(jī)(2)、數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(4)、鍵盤與顯示部分(5)及打印繪圖接口部分(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的超低頻頻率特性測試儀，其特征是主機(jī)(2)包括單片機(jī)(2.1)、外擴(kuò)程序存貯器(2.2)、外擴(kuò)數(shù)據(jù)存貯器(2.3)、譯碼器(2.4)、鎖存器(2.5)、復(fù)位電路(2.6)及晶振電路(2.7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低頻頻率特性測試儀，其特征是數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(3.1)、運(yùn)算放大器(3.2)和(3.3)及電阻(3.4)、(3.5)、(3.6)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低頻頻率特性測試儀，其特征是模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(4)由轉(zhuǎn)換器(4.1)，非門(4.2)、(4.3)，電阻(4.4)、(4.5)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低頻頻率特性測試儀，其特征是鍵盤與顯示部分(5)由鍵盤與顯示接口芯片(5.1)，譯碼器(5.2)、(5.3)、(5.4)，六反相器(5.5)、(5.6)，達(dá)林頓驅(qū)動陣列(5.7)、(5.8)，晶體三極管(5.9)～(5.16)，電阻(5.17)～(5.24)，非門(5.25)，電容(5.26)，數(shù)碼管(5.27)、電阻(5.28)～(5.35)及薄膜鍵盤(5.36)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低頻頻率特性測試儀，其特征是打印繪圖接口部分(6)由鎖存器(6.1)和打印繪圖儀插座(6.2)組成。
專利摘要本實用新型是一種用于自動控制系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)測試的超低頻頻率特性測試儀。它包括電源(1)、主機(jī)(2)、數(shù)模轉(zhuǎn)換部分(3)、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(4)、鍵盤與顯示部分(5)及打印繪圖接口部分(6)。它具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、操作方便、耗能低，能產(chǎn)生極寬頻帶的高精度超低頻正弦信號，測量時能把測量結(jié)果自動打印出特性曲線和相應(yīng)數(shù)據(jù)表格，測試精度高和功能齊全的優(yōu)點(diǎn)。本實用新型可用在教學(xué)和科研中。
文檔編號G01R23/00GK2246809SQ96209369
公開日1997年2月5日 申請日期1996年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月16日
發(fā)明者李學(xué)忠, 蔡海濤, 李文秀, 王輝, 孫靜, 詹和平, 田凱 申請人:哈爾濱工程大學(xué)