一種新型子母型數(shù)字多用表的研制

摘要：介紹一種新型的子母型數(shù)字多用表，該多用表在保留原有測量功能的前提下，增加了遠(yuǎn)程監(jiān)視功能，此功能借助先進(jìn)的跳頻技術(shù)將母機(jī)測量的數(shù)據(jù)發(fā)送給子機(jī)，以達(dá)到測量值在母機(jī)和子機(jī)的液晶屏上同時(shí)顯示的目的，從而滿足高空、狹小等特殊作業(yè)環(huán)境使用。該表采用低功耗的PIC單片機(jī)作為處理器，以節(jié)約能耗，增加電池壽命。
關(guān)鍵詞：子母型數(shù)字多用表；跳頻技術(shù)；母機(jī)和子機(jī)；特殊作業(yè)環(huán)境；低功耗

O 引 言
數(shù)字多用表作為電子測試基礎(chǔ)工具，以其準(zhǔn)確度高、測量范圍寬、測量速度快、體積小、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于科研、工廠、學(xué)校、計(jì)量測試等技術(shù)領(lǐng)域。但在高空、狹小等特殊作業(yè)環(huán)境下使用普通數(shù)字多用表會(huì)受到一定限制，其主要表現(xiàn)為測量時(shí)多用表的放置位置可能不便于讀數(shù)。針對以上不足，設(shè)計(jì)了一種子母型數(shù)字多用表，該表由用于數(shù)據(jù)測量的母機(jī)部分和用于同步顯示的子機(jī)部分組成。母機(jī)和子機(jī)之間采用無線跳頻通信，子機(jī)小巧，可佩帶于手腕或放置于其他便于觀察的地方，母機(jī)則可隨意放置，從而方便操作人員對實(shí)測數(shù)據(jù)的讀取。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
子母型數(shù)字多用表分為母機(jī)和子機(jī)兩個(gè)部分，母機(jī)主要功能在于數(shù)據(jù)測量和向子機(jī)發(fā)送測量數(shù)據(jù)，子機(jī)接收并顯示該數(shù)據(jù)。
1．1 母機(jī)部分
母機(jī)從結(jié)構(gòu)上可分為測量電路、微處理器、高頻發(fā)射電路和天線4個(gè)部分，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

當(dāng)母機(jī)設(shè)置為子母型工作模式時(shí)，測量電路將所測得的數(shù)據(jù)通過串行口傳給微處理器，微處理器驅(qū)動(dòng)高頻發(fā)射電路以跳頻通信形式將該數(shù)據(jù)由天線發(fā)射出去。發(fā)射的頻段可分布在315 MHz，433 MHz，868 MHz，915 MHz和2．4 GHz五個(gè)頻段，每個(gè)頻段至少有64個(gè)頻道，足以滿足跳頻通信需求。微處理器選用低功耗芯片，以確保整個(gè)系統(tǒng)處于低功耗狀態(tài)工作，延長電池壽命。高頻發(fā)射電路在微處理的控制下實(shí)現(xiàn)靈活的跳頻發(fā)射。發(fā)射頻率、發(fā)射功率、接收地址和數(shù)據(jù)包大小都可隨意調(diào)整。
1．2 子機(jī)部分
與母機(jī)相對應(yīng)，子機(jī)從結(jié)構(gòu)上可由天線、高頻接收電路、微處理器、液晶顯示4個(gè)部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

子機(jī)主要完成接收和顯示母機(jī)發(fā)射給它的數(shù)據(jù)，接收時(shí)頻率點(diǎn)和地址必須相同，并且能夠在母機(jī)的起跳指令下按一定規(guī)律跳頻。子機(jī)接收天線將接收到的高頻信號(hào)傳給高頻接收電路進(jìn)行解調(diào)，將所得數(shù)據(jù)送到接收微處理器進(jìn)行分析得出有用信息，再驅(qū)動(dòng)液晶顯示屏顯示，其顯示的數(shù)據(jù)就是母機(jī)當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù)，以便于實(shí)測數(shù)據(jù)讀取。
母機(jī)和子機(jī)之間的對應(yīng)模式可由母機(jī)的發(fā)送微處理器和子機(jī)的接收微處理器共同設(shè)置，通過設(shè)置適配器設(shè)置母機(jī)和子機(jī)的工作頻段和地址來完成，當(dāng)母機(jī)和子機(jī)的頻段和地址一致時(shí)，子機(jī)方可接收顯示母機(jī)下傳的數(shù)據(jù)，且母機(jī)和子機(jī)在同一頻段所分布的頻道內(nèi)跳頻，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)子母型數(shù)字多用表在相互靠近的情況下獨(dú)立工作，這就實(shí)現(xiàn)了對應(yīng)模式的一對一。如果將多個(gè)子機(jī)的頻段和地址與一個(gè)母機(jī)的頻段和地址設(shè)置相同時(shí)，則可完成多個(gè)子機(jī)共享一個(gè)母機(jī)下傳的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對應(yīng)模式的一對多。這兩種工作模式在平常測量中都可有廣泛的應(yīng)用。

2 推廣實(shí)施方案
該設(shè)計(jì)保留了普通數(shù)字多用表的電壓、電流、電阻等測量功能，并添加無線遠(yuǎn)程監(jiān)視功能，這樣既可滿足普通用戶測量使用，也可滿足特殊工況環(huán)境下使用。多用表可設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)盤檔位選擇，也可設(shè)計(jì)為按鈕檔位選擇，觸摸屏檔位選擇等多種樣式，通過按鍵可以調(diào)整量程為自動(dòng)和手動(dòng)，圖3為轉(zhuǎn)盤檔位選擇型數(shù)字多用表實(shí)物圖。

3 結(jié) 語
數(shù)字多用表的種類很多，測量范圍也很廣，如何更好地發(fā)揮其優(yōu)勢是我們一直探索的目標(biāo)。通過對子母型數(shù)字多用表結(jié)構(gòu)和原理的介紹，展示了數(shù)字多用表的一個(gè)功能擴(kuò)展，相信這個(gè)擴(kuò)展功能對工程測量會(huì)有一定的幫助。