專利名稱:廉價的多功能模數(shù)轉(zhuǎn)換接口的制作方法
袖珍計算器成本低，方便靈活，可靠性好，準(zhǔn)確度高，若給它增加一個模數(shù)轉(zhuǎn)換接口，可以構(gòu)成一個低成本、多用途的數(shù)字儀表。
目前有一些供袖珍計算器使用的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口，如《袖珍計算器在測量儀表中的應(yīng)用》(《電子技術(shù)應(yīng)用》1982年第九期)。這些接口輸入數(shù)據(jù)的方法是用電子開關(guān)模仿手動輸入的方法。過程是這樣的將模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的BCD碼存入寄存器，根據(jù)順序分配器的輸出脈沖，將存入寄存器中的數(shù)據(jù)送入譯碼器，由譯碼器帶動電子開關(guān)，將數(shù)據(jù)送入鍵盤，短路鍵盤掃描線的發(fā)送端和接收端，即字位掃描線和檢測線。完成向計算器輸入數(shù)據(jù)的使命。從以上可以看出，這種方法是很復(fù)雜的，接口的成本也遠遠超過計算器的成本，所以這種接口方法沒有得到推廣。
本實用新型提供了一種簡單的、低成本的、與袖珍計算器配接的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口。
該實用新型輸入數(shù)據(jù)的方法是采用計數(shù)輸入法。它是利用計算器的加法功能完成數(shù)據(jù)輸入的任務(wù)。只要啟動時依次按計算器鍵盤上的鍵
和鍵
后，在鍵
上輸入1個脈沖，計算器的顯示屏上就會加1，如果輸入一串脈沖，計算器就會將脈沖的個數(shù)累加起來，并在顯示屏上顯示出來。因為每一串脈沖的個數(shù)是由輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電壓信號決定的，所以顯示在計算器上的數(shù)字同輸入電壓是一一對應(yīng)的。在計算器上用這個方法來實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換和顯示，就叫做計算器計數(shù)輸入數(shù)據(jù)法，簡稱計數(shù)輸入法。用計數(shù)輸入法的優(yōu)點是模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可用較簡單的V－T變換器，配合時鐘脈沖發(fā)生器和門控電路，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。無需B(1)碼編碼器，寄存器、順序分配器、譯碼器和電子開關(guān)陣列等電路。當(dāng)然要實現(xiàn)計數(shù)輸入法，首先要使計算器的計數(shù)頻率提高，因為計數(shù)速度低，模數(shù)轉(zhuǎn)換的取樣時間長，這是很不利的。通常計算器的計數(shù)頻率為5～20次／秒，這樣的速度對實現(xiàn)計數(shù)輸入法是不夠的。如何使計算器的計數(shù)頻率提高，是實現(xiàn)計數(shù)輸入法的關(guān)鍵。本實用新型中用以下兩個方法解決這個問題。
1.提高計算器的時鐘頻率法。把計算器的時鐘頻率提高，計數(shù)速度加快。具體方法是在計算器芯片的時鐘電阻兩端并聯(lián)一個阻值較小的電阻，(阻值由計算器芯片的最大工作頻率而定)，一般為8－15KΩ左右。僅用此法提高計數(shù)頻率是不夠的，因為芯片的工作頻率不可能無限提高。因此在使用第1個方法的同時還需采用第2個方法。
2.旁路程序法。旁路程序法是指旁路一部分對計算器的計數(shù)功能沒有影響的內(nèi)部程序，使這部分程序不參加運行，節(jié)省了這部分程序運行的時間，提高了計算器的計數(shù)頻率。具體方法是通過一只二極管，將字位掃描線中的某兩根線連起來，(一般是D4根和D6根)以達到目的。具體連接那兩根線，應(yīng)根據(jù)不同型號的計算器試驗決定。
以上兩種方法一般可使計算器計數(shù)頻率提高到300－500次／秒。滿足了計數(shù)輸入法的要求。
附圖1是接口框圖。它是一種獨特的斜波電壓比較型A／D轉(zhuǎn)換器。它的與眾不同處主要表現(xiàn)在，它有顯示延時器和清零復(fù)位延時器。它的復(fù)位、清零脈沖不是來自計數(shù)器，而是來自清零復(fù)位延時器。它的顯示時間由顯示延時器決定。輸入信號Vi經(jīng)過放大器放大后，與斜波電壓發(fā)生器產(chǎn)生的斜波電壓一起送進比較器中進行電壓比較，斜波電壓以固定的速率從0隨時間的增長而變大，當(dāng)斜波電壓小于放大后的Vi時，比較器處于高電平，時鐘脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的時鐘脈沖順利通過門控電路，進入計算器中進行計數(shù)。當(dāng)斜波電壓等于放大后的Vi時，比較器從高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，門控電路關(guān)閉，時鐘脈沖停止通過，計算器的計數(shù)停止。這時計算器顯示的數(shù)字為n，n＝ (AVif)/(K) ；A－放大器的電壓放大倍數(shù)，f－時鐘頻率，k－斜波電壓的斜率。可以通過電路設(shè)計使 (Af)/(K) ＝1，這時n＝Vi，也就是說顯示屏上的數(shù)值就是Vi的值。與此同時，比較器翻轉(zhuǎn)時在微分電路上產(chǎn)生了一個尖脈沖觸發(fā)了顯示延時電路，2秒鐘后回復(fù)?；貜?fù)時在微分電路上產(chǎn)生的尖脈沖觸發(fā)了清零復(fù)位延時電路，清零和復(fù)位開關(guān)導(dǎo)通。計算器顯示屏上的數(shù)據(jù)被清除，斜波電壓發(fā)生器中的積分電容被復(fù)位開關(guān)短路而放電，斜波電壓下降為零。20毫秒后，清零復(fù)位延時器回復(fù)，新的一個轉(zhuǎn)換顯示周期又重復(fù)開始。
附圖2是該模數(shù)轉(zhuǎn)換接口的具體實施例的電原理圖。接口中計算器是采用838計算器。D1等組成基準(zhǔn)電壓源，門控電路采用與非門電路的特點是1、放大電路、比較電路，斜波電壓產(chǎn)生和時鐘脈沖產(chǎn)生是由一塊四運算放大集成電路IC1等組成。2、顯示延時電路、門控電路、清零復(fù)位延時電路的一部分是由一塊四與非門IC2等組成。3、清零、復(fù)位開關(guān)和清零復(fù)位延時電路的另一部分由一塊雙互補對加反相器IC3組成。雙互補對加反相器的型號為CD4007，接口中運用了CD4007中的兩只場效應(yīng)管，分別作為清零、復(fù)位開關(guān)，減少了零件數(shù)目，見附圖2。4、清零開關(guān)不是接在計算器的清除鍵
兩端，而是接在數(shù)字鍵
兩端，這樣既可以清除顯示屏上的數(shù)據(jù)，又可以保留啟動時輸入計算器內(nèi)的數(shù)字“1”和指令“＋”。5、接口中裝有6刀單擲開關(guān)，只要將開關(guān)撥到計算擋，計算器的計算功能就得到恢復(fù)。
由于在接口中充分利用了每一塊集成電路，使接口的零件數(shù)目減少，再加上電路本身簡單，計算器價廉，所以模數(shù)轉(zhuǎn)換器和計算器的成本一共僅在15元左右。本實用新型如果作為數(shù)字表頭，可用于在低速測試，如做成數(shù)字溫度計，數(shù)字電壓表，電流表，數(shù)字脈搏計，壓力表等。
權(quán)利要求
1.一種能和袖珍計算器相接的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口，其特征是由CD4011和CD4007的一部分組成顯時延時器和清零復(fù)位延時器，由LM324組成放大器、比較器、斜波發(fā)生器和時鐘發(fā)生器，由CD4007的另一部分組成復(fù)位、清零開關(guān)，由六刀單擲開關(guān)聯(lián)接計算器，將接口信號送入計算器的“等于”鍵，由袖珍計算器作計數(shù)器和顯示屏。
2.按權(quán)利要求
1規(guī)定的接口，其特征是在計算器的時鐘電阻上再并聯(lián)一電阻，同時在字位掃描線上并聯(lián)一只二極管，以提高計數(shù)頻率。
專利摘要
本實用新型提供一種新型模數(shù)轉(zhuǎn)換接口。它由一個十進制的∴位模數(shù)轉(zhuǎn)換器等組成，可將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號輸入到計算器中，再由計算器進行處理和顯示，與市面上最廉價的“838”算術(shù)計算器相接，可構(gòu)成各種數(shù)字儀表。該接口特點是成本低、功能多(接口連計算器總共約15元)，不影響計算器原有功能。給它配接不同傳感器和一定輔助電路，還可測量和控制不同的物理量。如做成數(shù)字溫度計、數(shù)字電壓表、電流表、電阻表、電容表，數(shù)字脈搏計、壓力表等。
文檔編號G06F3/00GK86202816SQ86202816
公開日1988年6月15日 申請日期1986年5月2日
發(fā)明者李共 申請人:南京師范大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan