数字三用表的一种应用方法

本文介绍数字三用表与微机构成一套测试装置，替代以A／D板组成的微机测试系统，应用于低速信号测试。本文以性能价格比较高的41/2位数字三用表（DM8145A）为例，介绍与微机的接口原理，接口软件以及三用表功能键的改进与控制方法。

微型计算机配以相应的A／D板组成测量、控制系统已很普遍。由于高精度、稳定性好的A／D板之前设计一套预处理电路，不仅工作量大，而且很难保证测试精度和设备的可靠性，特别是在非大批量定型产品中，很难提高性能价格比。针对以上情况，可以用目前市场上通用的数字三用表来替代A／D转换板，以实现微机自动测量。这种设计方案简单、可靠，研制周期短、成本低，其测试精度完全取决于数字三用表的测试精度。其原理框图如图1所示。它由转换电路（继电器电路阵列）、41/2位数字三用表、接口电路、I／O板、计算机等组成。其中接口电路为该方案的关键部分。

转换电路和功能键控制，需根据实际工作情况而定。若检测的是单一参数，在选择好功能键位置后，直接引入被测信号至三用表即可；若检测的是多组同一性质的参数，选好功能键位置后，转换电路根据测试需要分时将每一组信号引入三用表即可；若检测的是多组不同性质的参数，则转换电路和功能转换必须在计算机控制下同步动作，转换电路要根据具体检测对象、信息时间特征等，进行设计。功能键的控制方面，由于普通的41/2位数字三用表不具备自动转换功能键的基础，必须加以改造。改造的方法十分简单，将“电流”、“电压”、“电阻”、“直流／交流”转换功能键用四个可靠性高的继电器替代，由计算机软件配合测试的需要，与信号转换电路同步控制。量程转换上，某些表已具备自动量程转换，可以不考虑。若无自动量程转换，其量程转换键的改造与控制，同样可采用功能键的方法，只是在应用软件的编制过程中，要注意量程变化信号的提取，再发出控制量程改变的信号。

目前4\(\frac{1}{2}\)位数字三用表的型号较多，其中大部分三用表都是采用ICL7135为A／D转换芯片（如DM8145A）。这种类型的三用表都是将转换后的结果以动态扫描方式输出BCD码，再经过驱动转换电路，用数码管指示其测量结果。7135芯片是双斜率积分式工作方式，具有很高的抗干扰能力，但转换速度较慢，只有2～10次／秒，所以它只适合在取样速度要求不高、而转换精度要求较高的测量中。

由7135的特性可知，一个A／D转换周期为4个阶段，即自动调零、被测电压积分、基准电压积分、积分回零，共需4002个时钟周期。转换结束后，采用字位动态扫描BCD码输出方式，即万、千、十、个位的BCD码轮流在B8、B4、B1端上出现，并在D5、D4、D3、D2、D1各端同步出现字位选通倍号。如D5=1则B8～B1端上的BCD码为万位数的内容；D4=1时，B8～B1端上的BCD码为千位数内容，依此类推，D3、D2、D1分别为1时，B8～B1则输出百、十、个位的BCD码。在数字三用表中是以D5～D1位控信号分别控制相应的数码管，并将B8～B1经二—十进制译码电路使LED数码管指示测量结果。

为了使计算机能采集到7135输出的这种动态扫描信号，使用5片74LS373锁存器，分别将万位—个位的BCD码锁存起来，并用D5～D1的5根位选信号来作为相应373的控制信号（见图2）。当D5=1时，此时的BCD码为万位的数据，对应万位的373在选通信号D的作用下，使BCD码通过，数据出现在输出端上。当D5=0时，万位的373锁存D5=1时的BCD码信号，保护其输出不变。千、百、十、个位的373工作情况类似。这样就可把动态的B8、B4、B2、B1四根数据线的BCD码信号变成了17根（因万位只有一根，输出只有0或1两种状态）相对稳定的二进制数据线。把这17根数据线按顺序接到I／O板来读取数字三用表的测量结果。这种电路的最大特点是对1／O板的采集速度无特殊要求，可进行信号的光电隔离，提高抗干扰能力。

如果选用口地址分别为752、753、754、755的32路输入极，373与I／O板的连接关系如图2所示。由图可知，千位的373是按B8～B1的顺序分别连接到752口的D7、D6、D5、D4输入端，如果要得到千位的实际数据，则应先将该口的D3、D2、D1、D0位屏蔽掉，即把从752口读入的数据和OFH相与，此数据处于高4位，即左移了四位，因此还必须除以16（相当于右移四位），这样才能得到真正的千位数的数值，而百位数是直接接到752口的 D3、D2、D1、D0，所以要得到百位数的内容，只有把从752口读出的数和0FH相与，屏蔽掉高4位，即可得到百位数的数值。十位和个位的计算方法与千位百位的计算方法相同。由于万位数中有一位，所以754口读出的内容和01H相与即可得到万位数的数值。下面是用BASIC语言编制的测量子程序，三用表的测量结果在变量D中，用户只要根据所选用的I／O板改变相应的口地址即可直接应用该子程序。

该装置的测试精度完全取决于所选用的41/2位数字三用表的精度。以DM8415A型数字三用表为例，DC电压的测量精度可高达0.03％，且稳定性好。该装置采用了成品数字三用表和I／O接口板，只需5片74LS373即可构成一套具有实用性的自动测试装置或控制系统，特别适用于非大批量生产的产品开发，性能价格比优于自行设计的产品。

数字三用表的测量参数较多，如DCV、ACV、DCA、ACA、R等功能，某些三用表还具有C、L、f等测试功能，因此易于构成所需的测试系统。由于A／D转换速度的限制，该装置只适用于低速信号测试。（何文丰 杨文杰）