專利名稱：數(shù)字式多功能時(shí)間檢定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于各類設(shè)備的自動(dòng)控制、時(shí)間測(cè)量、或機(jī)載設(shè)備接觸與斷開時(shí)間的測(cè)量的時(shí)間測(cè)量儀器，如航空專用測(cè)試設(shè)備、無損探傷、表面處理、硬度計(jì)等使用的時(shí)間測(cè)量儀器。
背景技術(shù)：
早期的時(shí)間測(cè)量儀器主要是以手動(dòng)控制檢定的指針式為主，主要有數(shù)字式延時(shí)繼電器、數(shù)字式電秒表、數(shù)字計(jì)/定時(shí)器三大類型。并廣泛用于軍機(jī)、波音飛機(jī)特種工藝?，F(xiàn)有技術(shù)的時(shí)間測(cè)量儀器都不能全面檢定和滿足上述各類儀器檢定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，檢定時(shí)只能采用秒表卡時(shí)的方法檢定，其準(zhǔn)確度無法滿足儀器出廠指標(biāo)。這種手動(dòng)控制檢定采用秒表卡時(shí)的方法是利用機(jī)械開關(guān)同步，利用信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字計(jì)數(shù)器來完成校準(zhǔn)。它的準(zhǔn)確度雖然較秒表卡時(shí)高，但仍然不能滿足大多數(shù)被校儀器的要求，而且抗干擾能力極差，經(jīng)常出現(xiàn)中途停機(jī)的情況。一次只能檢定一臺(tái)儀器。由于它存在秒表的分辨率及人為的手動(dòng)誤差的缺陷，而根本不能滿足被校儀器的使用要求。除了極個(gè)別準(zhǔn)確度要求很低的儀器外，基本不采用這種方式。尤其對(duì)于ms級(jí)時(shí)間的測(cè)量，根本無法開展。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種集數(shù)字式延時(shí)繼電器、數(shù)字式電秒表、數(shù)字計(jì)/定時(shí)器為一體，且能在0.1ms~99999999s測(cè)量范圍內(nèi)任意預(yù)置數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)設(shè)定后可以多次檢定，且時(shí)間量值傳遞準(zhǔn)確、可靠的數(shù)字式多功能時(shí)間檢定儀。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是一種多功能數(shù)字時(shí)間檢定儀，包括由前后面板組成的機(jī)箱和顯示器，其特征在于它還包括單片機(jī)控制中心和接口芯片、石英晶體振蕩器、電子開關(guān)、鍵盤控制芯片及程序存儲(chǔ)器，在程序部件的控制下，向時(shí)間選擇電路、顯示選擇電路、置數(shù)電路、同步控制電路、指示燈發(fā)送控制信號(hào)和接收面板鍵盤、計(jì)數(shù)到達(dá)發(fā)送的信號(hào)，通過數(shù)字鍵和時(shí)標(biāo)信號(hào)器來配合選擇預(yù)置檢定范圍內(nèi)的任意數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型所述的單片機(jī)控制中心可以是由51系列單片機(jī)、鍵盤控制芯片、可編程接口擴(kuò)展芯片、EEPROM程序存儲(chǔ)器組成，并作為控制核心，以根據(jù)接收的信號(hào)處理相應(yīng)的事件。
本實(shí)用新型所述的石英晶體振蕩器是帶恒溫槽的高穩(wěn)定度石英晶體振蕩器。
本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果本實(shí)用新型檢定儀由于提供的時(shí)標(biāo)信號(hào)頻率最高可達(dá)到1MHz，所以其分辨率可以達(dá)到1μs；其中提供的可供使用者選擇的1M、100k、10k、1ms、10ms、0.1s、1s七個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)，保證了檢定儀的準(zhǔn)確度和分辨率。
本實(shí)用新型作多功能時(shí)間基準(zhǔn)采用的帶恒溫槽的高穩(wěn)定度石英晶體振蕩器，提供了一個(gè)穩(wěn)定而準(zhǔn)確的信號(hào)。通過分頻電路，產(chǎn)生出檢定儀所需要的時(shí)標(biāo)信號(hào)，并通過面板上的按鍵進(jìn)行切換。通過面板上的顯示選擇按鍵，控制電子開關(guān)電路對(duì)四路顯示進(jìn)行切換，使操作者可以查看各路校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。而且通過選擇面板上的數(shù)字鍵和時(shí)標(biāo)選擇鍵可以預(yù)置檢定范圍內(nèi)的任意數(shù)據(jù)。使整機(jī)具有高穩(wěn)定度、高準(zhǔn)確度、測(cè)量范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型不僅功能完善，操作方便，抗干擾能力強(qiáng)。而且還具有按鍵聲響及自檢測(cè)功能，可以檢定數(shù)字延時(shí)繼電器、數(shù)字電秒表、數(shù)字計(jì)/定時(shí)器。
本實(shí)用新型集數(shù)字式延時(shí)繼電器、數(shù)字式電秒表、數(shù)字計(jì)/定時(shí)器為一體，可同時(shí)完成三臺(tái)DH14型數(shù)字延時(shí)繼電器的檢定；能按照J(rèn)JG238-95《數(shù)字式時(shí)間間隔測(cè)量儀檢定規(guī)程》完成數(shù)字電秒表的檢定；具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力，可用于其它型號(hào)數(shù)字時(shí)間儀器的檢定。數(shù)字電秒表檢定功能除了能滿足各種數(shù)字電秒表的檢定外，還能對(duì)采用通斷控制的計(jì)時(shí)器進(jìn)行檢定。
由此可見，本實(shí)用新型幾乎解決了現(xiàn)有技術(shù)秒表卡時(shí)、手動(dòng)測(cè)試所遇到的全部問題。首先是解決了準(zhǔn)確度的問題準(zhǔn)確度可以達(dá)到±(1×10-7×測(cè)量時(shí)間+5μs)，可完全滿足數(shù)字延時(shí)繼電器、數(shù)字電秒表、數(shù)字計(jì)/定時(shí)器的檢定。其次是解決了抗干擾的問題，采用的是數(shù)字信號(hào)和合理的電路設(shè)計(jì)及布線，使其抗干擾能力進(jìn)一步加強(qiáng)。再其次是解決了檢定數(shù)量的問題對(duì)于延時(shí)繼電器它可以同時(shí)完成3臺(tái)設(shè)備的檢定任務(wù)；對(duì)于數(shù)字電秒表還可根據(jù)其負(fù)載能力，同時(shí)完成3～6臺(tái)設(shè)備的檢定任務(wù)。
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作出進(jìn)一步的描述
圖1是本實(shí)用新型前面板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型后面板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型組成連接圖。
圖4是本實(shí)用新型程序軟件流程示意圖。
圖5是本實(shí)用新型原理圖。
具體實(shí)施方式
在圖1、圖2中，內(nèi)部的石英晶體振蕩器1或從儀器后面板的晶振輸入插座2送入外部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)通過后面板的頻率標(biāo)準(zhǔn)選擇開關(guān)4后，接到了后面板的晶振輸出插座5和分頻器7。分頻器7產(chǎn)生的信號(hào)送到時(shí)標(biāo)選擇器9。前面板的時(shí)標(biāo)選擇按鍵8信號(hào)被送到單片機(jī)11，單片機(jī)11的控制信號(hào)控制時(shí)標(biāo)選擇器9，使時(shí)標(biāo)選擇器9將選中的分頻信號(hào)送到后面板的時(shí)標(biāo)輸出插座10、數(shù)字延時(shí)繼電器多路計(jì)數(shù)電路13、電秒表計(jì)數(shù)電路18以供使用。
前面板的DH14按鍵6信號(hào)送到數(shù)字延時(shí)繼電器控制電路12，該電路產(chǎn)生的控制信號(hào)連接到數(shù)字延時(shí)繼電器計(jì)數(shù)電路13、后面板的數(shù)字延時(shí)繼電器測(cè)試口3。該數(shù)字延時(shí)繼電器測(cè)試口3上被檢設(shè)備的觸點(diǎn)信號(hào)也連接到數(shù)字延時(shí)繼電器計(jì)數(shù)電路13。數(shù)字延時(shí)繼電器計(jì)數(shù)電路13的信號(hào)送到顯示選擇電路14等待使用者選擇。顯示選擇部分采用了四選一的電子開關(guān)，可以任意選擇三路延時(shí)繼電器和一路電秒表的顯示。
前面板的電秒表按鍵19信號(hào)送到單片機(jī)11，單片機(jī)11產(chǎn)生的控制信號(hào)用于控制預(yù)置鎖存同步電路17、電秒表計(jì)數(shù)電路18和電秒表控制電路22。預(yù)置鎖存同步電路17的控制信號(hào)連接到電秒表計(jì)數(shù)電路18，而該電路的預(yù)置數(shù)據(jù)和電秒表計(jì)數(shù)電路的數(shù)據(jù)被連接到計(jì)數(shù)比較電路20，計(jì)數(shù)比較電路20所產(chǎn)生的控制信號(hào)被連接到單片機(jī)11；電秒表計(jì)數(shù)電路18連接到顯示選擇電路14等待使用者選擇。電秒表控制電路22根據(jù)單片機(jī)11的指令發(fā)出控制信號(hào)控制前面板的電秒表測(cè)試口21之間的導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。
顯示選擇電路14選中的信號(hào)連接到譯碼驅(qū)動(dòng)電路15，再連接到前面板顯示器16。
單片機(jī)的控制信號(hào)連接到發(fā)聲電路，使其發(fā)出“嘀”聲。
圖4描述了本實(shí)用新型程序軟件流程關(guān)系。其程序軟件部件采用適合實(shí)時(shí)控制的匯編語言編寫。程序初始化后，一直掃描鍵盤等待數(shù)據(jù)，當(dāng)有鍵被按下后，程序通過中斷方式讀取鍵盤的數(shù)據(jù)，首先發(fā)出“嘀”聲，使操作者知道按鍵已被單片機(jī)接收，然后判斷按鍵的內(nèi)容，如果是功能鍵則轉(zhuǎn)向相應(yīng)的功能程序，如自檢、顯示選擇、升降選擇、電秒表功能選擇。如果是數(shù)字鍵，則記錄按下數(shù)字鍵的次數(shù)，一旦數(shù)字鍵按鍵次數(shù)超過8次還沒有按下“時(shí)標(biāo)選擇”鍵，程序?qū)⒖刂骑@示閃爍，然后恢復(fù)初始狀態(tài)。在按順序?qū)?shù)字鍵顯示出來。如果是時(shí)標(biāo)選擇鍵，則向時(shí)標(biāo)選擇電路發(fā)送控制信號(hào)，同時(shí)將剛才輸入的數(shù)據(jù)重新以秒為單位排列顯示。如果是開始鍵，則控制計(jì)數(shù)電路開始計(jì)數(shù)，然后一直等待比較電路回傳的信號(hào)，如果接收到數(shù)據(jù)相同信號(hào)，則是系統(tǒng)恢復(fù)到計(jì)數(shù)開始前的狀態(tài)。等待下次按鍵的輸入。
圖5描述了本實(shí)用新型的工作原理和使用。檢定儀將晶振所產(chǎn)生的時(shí)標(biāo)信號(hào)進(jìn)行分頻，送到時(shí)標(biāo)選擇器待用，為了保證檢定儀的準(zhǔn)確度和分辨率，分頻器產(chǎn)生了供使用者選擇的1M、100k、10k、1ms、10ms、0.1s、1s七個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)。
進(jìn)行數(shù)字延時(shí)繼電器校準(zhǔn)時(shí)，首先將被檢延時(shí)繼電器連接到檢定儀后面板的“數(shù)字延時(shí)繼電器測(cè)試接口”，最多可同時(shí)連接三臺(tái)。單片機(jī)將控制檢延時(shí)繼電器處于“暫?！睜顟B(tài)，如果它或檢定儀自身顯示不為零可按下前面板“DH14”部分的“清零”鍵，使它們回零。然后在前面板的“時(shí)標(biāo)選擇”中選取需要的時(shí)標(biāo)信號(hào)，單片機(jī)接收到鍵盤信號(hào)后，控制時(shí)標(biāo)選擇電路，將選中的時(shí)標(biāo)信號(hào)送到延時(shí)繼電器計(jì)數(shù)電路；在前面板“顯示選擇”中選擇需要觀察的通道，單片機(jī)接收到鍵盤信號(hào)后，控制顯示選擇電路，將選中通道的信號(hào)送到顯示部分；最后，按下“DH14”部分的“開始”鍵，檢定儀的延時(shí)繼電器控制電路發(fā)出信號(hào)使被檢延時(shí)繼電器開始工作，同時(shí)檢定儀自身也開始計(jì)數(shù)。當(dāng)被檢延時(shí)延時(shí)繼電器設(shè)置的延時(shí)時(shí)間到達(dá)后，被檢延時(shí)繼電器和檢定儀同時(shí)停止計(jì)數(shù)。如果有多臺(tái)數(shù)字延時(shí)繼電器在檢定，則可通過“顯示選擇”按鍵查看檢定結(jié)果。在檢定數(shù)字延時(shí)繼電器時(shí)，檢定的時(shí)間是從繼電器開始計(jì)數(shù)到繼電器斷開的整個(gè)時(shí)段，包括了繼電器動(dòng)作的時(shí)間，而不是只有電子計(jì)數(shù)部分，這樣使檢定工作更可靠、更科學(xué)。
進(jìn)行數(shù)字電秒表檢定時(shí)，首先將被檢數(shù)字電秒表連接到檢定儀前面板的“數(shù)字電秒表測(cè)試接口I、II、III”，最多可同時(shí)連接六臺(tái)。首先通過“顯示選擇”按鍵選擇電秒表顯示。再選擇需要檢定的項(xiàng)目。根據(jù)JJG238-95《數(shù)字式時(shí)間間隔測(cè)量儀檢定規(guī)程》的要求，數(shù)字電秒表檢定內(nèi)容應(yīng)包括一個(gè)機(jī)械觸點(diǎn)閉合的時(shí)間間隔；一個(gè)機(jī)械觸點(diǎn)斷開的時(shí)間間隔；兩個(gè)機(jī)械觸點(diǎn)閉合的時(shí)間間隔；兩個(gè)機(jī)械觸點(diǎn)斷開的時(shí)間間隔的檢定。對(duì)應(yīng)上述項(xiàng)目，檢定儀的面板按鍵將其定義為“連續(xù)1”(I、II導(dǎo)通計(jì)數(shù)，I、II開路停止)；“觸動(dòng)1”(I、II開路計(jì)數(shù)，I、II導(dǎo)通停止)；“連續(xù)2”(I、II導(dǎo)通計(jì)數(shù)，I、III導(dǎo)通停止)；“觸動(dòng)2”(I、II開路計(jì)數(shù)，I、III開路停止)。當(dāng)單片機(jī)接收到鍵盤信號(hào)后，就向控制電路發(fā)出信號(hào)，使前面板的I、II、III端口之間的狀態(tài)滿足要求。接著就是預(yù)置檢定時(shí)間，先按下數(shù)字鍵，單片機(jī)接收信號(hào)后，將相應(yīng)的數(shù)字送到預(yù)置電路，然后送到顯示器；再按“時(shí)標(biāo)選擇”鍵，確定預(yù)置時(shí)間的單位，此時(shí)預(yù)置的時(shí)間會(huì)重新顯示并被鎖存器鎖存。例如要預(yù)置“12.345s”，首先按下“12345”，此時(shí)顯示為“12345000”，再選擇“1ms”時(shí)標(biāo)，單片機(jī)的顯示數(shù)據(jù)成為“00012.345”，并將所有數(shù)據(jù)鎖存。通過這種方式，可以預(yù)置測(cè)量范圍內(nèi)的任意數(shù)據(jù)。為了便于觀察計(jì)數(shù)的狀態(tài)，可通過前面板的“升/降”鍵控制計(jì)數(shù)器處于升序或降序計(jì)數(shù)。
當(dāng)“開始”鍵按下時(shí)，時(shí)標(biāo)信號(hào)等待與控制信號(hào)同步后開始計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)的過程中，預(yù)置數(shù)據(jù)不斷地與計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相同時(shí)，表明預(yù)置時(shí)間到達(dá)，比較電路向單片機(jī)和控制電路發(fā)送信號(hào)，控制電路立即切斷時(shí)標(biāo)信號(hào)，同時(shí)根據(jù)檢定的項(xiàng)目改變前面板“數(shù)字電秒表測(cè)試接口I、II、III”之間的狀態(tài)。
按鍵按下后，會(huì)發(fā)出“嘀”聲，使操作者確認(rèn)按鍵已被單片機(jī)接收。檢定儀還可以進(jìn)行自檢測(cè)，在進(jìn)行自檢測(cè)時(shí)，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)模擬按鍵被按下的狀態(tài)，使檢定儀做出反應(yīng)。此時(shí)檢定儀將按“顯示選擇”、“時(shí)標(biāo)選擇”、“電秒表”、“顯示”的順序進(jìn)行自檢。自檢結(jié)束后，檢定儀恢復(fù)開機(jī)狀態(tài)。
檢定儀能夠通過簡單的轉(zhuǎn)換電路，完成多種工作方式的被檢儀器的檢定工作，例如交、直流通電即工作、在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)脈沖計(jì)數(shù)等方式。
檢定儀還具有二次開發(fā)的潛力，利用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間發(fā)送的能力，如果配上功率放大器和打表機(jī)構(gòu)，可以用于機(jī)械秒表和電子秒表的檢定。
權(quán)利要求1.一種多功能數(shù)字時(shí)間檢定儀，包括由前后面板組成的機(jī)箱和顯示器，其特征在于它還包括單片機(jī)控制中心和接口芯片、石英晶體振蕩器、電子開關(guān)、鍵盤控制芯片及程序存儲(chǔ)器，在程序部件的控制下，向時(shí)間選擇電路、顯示選擇電路、置數(shù)電路、同步控制電路、指示燈發(fā)送控制信號(hào)和接收面板鍵盤、計(jì)數(shù)到達(dá)發(fā)送的信號(hào)，通過數(shù)字鍵和時(shí)標(biāo)信號(hào)器來配合選擇預(yù)置檢定范圍內(nèi)的任意數(shù)據(jù)。
2.按權(quán)利要求1所述的檢定儀，其特征在于所述的單片機(jī)控制中心是由51系列單片機(jī)、鍵盤控制芯片、可編程接口擴(kuò)展芯片、EEPROM程序存儲(chǔ)器組成。
3.按權(quán)利要求1所述的檢定儀，其特征在于所述的石英晶體振蕩器是帶恒溫槽的高穩(wěn)定度石英晶體振蕩器。
4.按權(quán)利要求1所述的檢定儀，其特征在于所述的電子開關(guān)是四選一電子開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多功能數(shù)字時(shí)間檢定儀。它包括由前后面板組成的機(jī)箱和顯示器，它還包括單片機(jī)控制中心和接口芯片、石英晶體振蕩器、電子開關(guān)、鍵盤控制芯片及程序存儲(chǔ)器，在程序部件的控制下，向時(shí)間選擇電路、顯示選擇電路、置數(shù)電路、同步控制電路、指示燈發(fā)送控制信號(hào)和接收面板鍵盤、計(jì)數(shù)到達(dá)發(fā)送的信號(hào)，通過數(shù)字鍵和時(shí)標(biāo)信號(hào)器來配合選擇預(yù)置檢定范圍內(nèi)的任意數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型集數(shù)字式延時(shí)繼電器、數(shù)字式電秒表、數(shù)字計(jì)/定時(shí)器為一體，能在0.1ms～99999999s測(cè)量范圍內(nèi)任意預(yù)置數(shù)據(jù)，可以多次檢定，且時(shí)間量值傳遞準(zhǔn)確、可靠。解決了手動(dòng)控制檢定手動(dòng)誤差大抗干擾能力極差，經(jīng)常出現(xiàn)中途停機(jī)，一次只能檢定一臺(tái)儀器的問題。
文檔編號(hào)G04F5/04GK2833664SQ200520034209
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月18日
發(fā)明者王迎 申請(qǐng)人:成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司