[发明专利]一种手持式智能信号发生器

摘要

一种手持式智能信号发生器，其结构是由轻触开关电路A、中央处理器单元B、复位电路C、晶振电路D、矩阵按键电路E、数码管显示电路F、D/A转换及运放电路G、电源和电流保护及输出电路H组成，中央处理器单元B、D/A转换及运放电路F、电源和电流保护及输出电路H组成主电路，数码管显示电路G提供数显功能，复位电路C、晶振电路D为单片机处理单元F工作提供必要支持，优点是：操作简单、一机两用、体积小巧、结构合理、携带方便，适合单手操作，能够满足实验室及工业各种现场仪表的调试、检测维护及校验要求。

主权项

一种手持式智能信号发生器，其特征在于，包括轻触开关电路A、中央处理器单元B、复位电路C、晶振电路D、矩阵按键电路E、数码管显示电路F、D/A转换及运放电路G、电源和电流保护及输出电路H，其中：轻触开关电路A由电阻R2‑R5、电容C4和C5、按键K1、二极管D1、三极管Q1和Q2组成，三极管Q1的发射极接电源+5V，电阻R2并接三极管Q1的发射极与基极之间，Q1的基极串电阻R3接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极接地，电容C5并接三极管Q2的基极与集电极，开关K1电容C4串接在三极管Q2的基极与集电极之间，二极管D1电阻R5并接在三极管Q2的发射极与开关K1电容C4的连接点，电阻R4的两端分别接三极管Q1的集电极和三极管Q2的基极；中央处理器单元B由集成电路U1构成，集成电路U1的44脚接三极管Q1的集电极，集成电路U1的22脚接地，U1的7、8、9、6、11‑17脚分别接集成电路U3的2‑10脚，U1的18、2、28脚分别接集成电路U2的1‑3脚，U1的10脚接电容C1电阻R1的连接点；复位电路C由电容C1和电阻R1组成，电容C1和电阻R1串接5V电源与地线之间；晶振电路D由晶振XT1、电容C2、C3组成，晶振XT1的两端并接集成电路U1的20脚和21脚，电容C2、C3串接晶振XT1的两端，电容C2、C3的连接点接地；矩阵按键电路E由电阻R6‑R10，按键K2‑K6组成，集成电路U1的29、31、33、35、37、39脚分别串电阻R11开关K7；电阻R10开关K6；电阻R9开关K5；电阻R8开关K4；电阻R3开关K3；电阻R6开关K2接地；数码管显示电路F由电阻R12‑R15、集成电路U3和U5组成，其中集成电路U3的12‑19脚分别连接集成电路U5的3、5 10、1、2、4、7和11脚，集成电路U5的12、9、8、6脚分别串电阻R12、R13、R14、R15接地，集成电路U3的11脚接电源+5V；D/A转换及运放电路G由集成电路U2、集成电路U4A和U4B、电阻R16‑R23、二极管D2‑D5、三极管Q3和插接件J1组成，其中集成电路U2的7脚接集成电路U4B的12脚，集成电路U2的6脚和8脚分别连接+2.1V、+5V电源，集成电路U2的5脚接地，集成电路U2的4脚串电阻R16接集成电路U4A的3脚，集成电路U4A的3脚串电阻R19、R21、R22、R17串接地，集成电路U4A的2脚接电阻R22、R17的连接点，4脚接电源+10V，11脚接地，1脚串电阻R20接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极接电源+10V，三极管Q3的发射极接电阻R21R22的连接点，二极管D2接在集成电路U4A的1脚与三极管Q3的发射极之间，电阻R23并接集成电路 U4B的13脚与14脚之间，集成电路U4B的13脚还串接电阻R18接地；电源和电流保护及输出电路H由自恢复保险丝F1和F2、TVS过压保护管D3和D4、二极管D5、接插件J1组成，接插件J1的1脚串二极管D5熔断丝F1接电阻R21，2脚接地，3脚串熔断丝接集成电力U4B的14脚，TVS过压保护管D4与接插件J1的2、3脚并接，TVS过压保护管D3串熔断丝F1二极管D5接接插件J1的1脚；信号发声方法如下：根据D/A转换器公式计算出转换的模拟量电流或电压值，经D/A转换器两路输出管脚传送给变送器。变送器是以集成电路U4A和U4B为核心组成的运放电路，根据虚短虚断的规律，将电压信号最终转化为电流信号或将电压信号进行运放，经输出电路即接插件J1输出4‑20mA电流或0‑10V电压。电流电压保护电路由TVS保护管D3、D4、二极管D5、自恢复保险丝F1、F2、F3组成，使智能手持式信号发生器在使用过程中得到更佳的防护；采用锂电池供电，电压输出：0‑10V，电流输出：0‑20mA，电路结构如原理框图图1所示。采用轻触开关电路，为整个电路提供直流电源，其利用三极管的特性，通过按键K1控制电容C4充电和放电过程，控制三极管Q1和Q2的基极的电压状态，从而达到打开或关闭设备的目的；智能信号发生器是以中央处理器即集成电路U1为核心，基于中央处理器对数字信号的高敏感和可控性，通过接收矩形按键K2‑K7的数字信号，在数码管即集成电路U5显示所要输出的电流或电压值，中央处理器通过数据的分析和处理，进行运算输出数字信号到D/A转换器即集成电路U2。辅助单元电路为复位电路和晶振电路，为其正常工作提供可靠的复位和时钟；D/A转换电路即以集成电路U2为核心，集成电路U2是一种带有缓冲基准输入的可编程双路12位数模转换芯片，输出电压范围为基准电压的两倍，D/A转换器接收用于编程的16位字产生模拟输出，输出电压公式为：2(VREFIN)CODE/4096。