專利名稱：數字示波頻譜分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對直流到約10KHm的信號進行數字采樣示波及快速付里葉變換(FFT)頻譜分折的電測量儀器——數字示波頻譜分折儀。
目前信號分折與處理技術已日益發(fā)展，各種信號分折與處理機相繼問世，如美國的HP5451C體積762×533×1631立方毫米，重量197.5公斤，日本的7T08s體積550×430×330立方毫米，重量40公斤，它們本身就是一個包括通用計算機在內的由多機組成的龐大系統(tǒng)，結構上多為立柜式，小型機如日本的CF300亦有12.5公斤重，較笨重，且都價格昂貴，故無法在現場使用與推廣，因已作成固定的系統(tǒng)，其使用靈活性受到限制。
本實用新型的目的在于避免上述現有技術的不足之處，而提供了一種輸入信號從控制面板輸入，經放大器調整位移和幅度，單片機采用8098芯片進行程序控制，在顯示器上顯示波形及頻譜圖形的數字示波頻譜分折儀。
本數字示波頻譜分折儀，由單片機板、顯示板、顯示器、調制器、電源、控制面板及放大器組成；運用單片機8098片本身具有的10位A／D變換功能，進行數據采集，每次采集256點，直接顯示得到示波圖形，再由8098片進行FFT幅度及相位計算，經顯示得到頻譜的幅度及相位圖形，為顯示不同頻率波形，可選擇不同的采樣時間，為了便于分析加有單次顯示，這些功能都可用控制面板上設置的旋扭及按鍵開關來實現；被測信號由輸入口輸入控制面板，控制面板分別有一個輸出端到放大器輸入，三個輸出端到放大器位移輸入，二個輸出端到放大器幅度輸入，控制面板還分別有三個采樣時間控制輸出端，二個快速付里葉變換(FFT)頻譜幅度FFT(A)及相位FFT(φ)的輸出端，一個單次及另一個觸發(fā)控制端到單片機板輸入，單片機板與顯示板各有28個端口，由一根28線扁線連接線連接，進行信息交換，顯示板有一端口輸出到顯示器，以實現圖象顯示，若改接調制器，則調制器有視頻端口，可供外接電視顯示器顯示，及有射頻端口，可供外接電視接收機顯示，電源用來供給各部件所需的電壓及電流。單片機程序包括有示波顯示程序、FFT頻譜幅度及相位計算程序、示波采樣、單次、FFT(A)、FFT(φ)觸發(fā)控制程序。
優(yōu)點效果及用途1.本數字示波頻譜分析儀體積小、重量輕，帶5.5寸顯示器的整機體積為290×250×110立方毫米，重量不到4公斤，所以攜帶方便適于現場使用。
2.采用了廉價的單片機及電視顯示板，使成本下降，便于推廣。
3.能作數字示波器或作數字頻譜儀用，聯合使用則更便于分析對比，頻譜可顯示幅度及相位。
4.在現有基礎上只需適當改變單片機程序，即可適應不同領域，如醫(yī)學、機械、地質各部門。
以下結合(附圖)實施例作進一步詳細描述

圖1本分析儀的原理方框圖圖2本分析儀的單片機板布置圖圖3本分析儀的放大器電路圖圖4本分析儀的控制面板布置圖本實施例中顯示器、電源、為外購件，顯示板、調制器為標準電路，故不再詳細說明。
圖5本分析儀的控制面板與放大器接線圖。
見圖1.輸入信號由控制面板(6)輸入，將此信號經輸入插座后直接輸出到放大器(7)，并有一個位移及一個幅度調整電位器，各有三條及二條線連接到放大器。控制面板與單片機板(1)，由兩組各3個相互連動的按鍵開關分別控制采樣時間，20MS、2MS、1MS的選擇及單次，FFT(A)、FFT(φ)的選擇，放大器信號輸入到單片機板，再通過28根線(扁線)輸入到顯示板(2)，其視頻信號輸入到機內顯示器(3)，也可輸入到調制器(4)，電源(5)用來供給各部件的電壓及電流。
圖2.單片機板中應用了8098單片機(14)，并編制了有關程序，均固化在27128程序存貯器EPROM(8)芯片中；單片機與程序存貯器連接執(zhí)行所固化的程序，后者與6264隨機存貯器(9)連接，進行數據交換，將隨機存貯器與顯示轉接座(10)相應管腳連接，控制轉接座(11)與單片機連接，將接收的控制信號送到單片機；12M石英諧振器(12)與單片機連接產生時鐘信號；二個74LS373鎖存器(15)(16)與單片機及程序存貯器連接，作數據交換的接口；74LS06驅動器(13)與單片機連接產生復位驅動信號；74LS138譯碼器(17)與單片機及程序存貯器連接，進行譯碼控制。
圖3.圖4.放大器由MA741放大器集成電路D1、保護2極管D2、D3、電阻R1到R5及電容C組成。輸入到放大器需有3種電源電壓＋5V、＋12V及－12V，分別由端口①②③輸入，6個輸入端口分別為1個信號輸入口⑩3個位移輸入口⑦⑧⑨，R1與端口⑨連接、2個幅度控制輸入口⑤⑥，R3與端口⑥連接、一個輸出口④至單片機板，再者由面板(18)、顯示屏(19)、位移電位器(20)、幅度電位器(21)、觸發(fā)電位器(22)、采樣速度選擇開關(23)、單次及頻譜幅度相位選擇開關(24)、輸入插座(25)、電源指示燈(26)及電源開關(27)組合為控制面板；采樣速度選擇開關和單次及頻譜幅度、相位選擇開關為3位聯動的按鍵開關，控制面板上位移、幅度、觸發(fā)旋扭可調節(jié)示波圖形，通過按鍵開關實現采樣時間及單次、FFT(A)、FFT(φ)選擇。
圖5.放大器端口⑤⑥與控制面板幅度調整電位器的端口 連接，端口⑦⑧⑨與控制面板位移調整電位器的端口 連接，放大器端口⑩與控制面板輸入端口 連接。
放大器(7)的放大倍數可根據需要選擇，本實施例的放大倍數變化范圍為1到10倍；石英諧振器(12)的振蕩頻率為12MH2，這是單片機(14)8098片工作的最高時鐘頻率。
本實用新型全部部件安裝在一個長290毫米寬250毫米高110毫米的機箱內，箱外有活動把手，可供攜帶。
權利要求1.數字示波頻譜分折儀屬于電測量儀器；由單片機板、顯示板、顯示器、調制器、電源、控制面板及放大器組成；對直流到10KHx帶寬內的信號作示波(時域)分折及頻譜(頻域)分折；其特征在于被測信號由輸入口輸入控制面板，控制面板分別有一個輸出端到放大器輸入，三個輸出端到放大器位移輸入，二個輸出端到放大器幅度輸入，控制面板還分別有三個采樣時間控制輸出端，二個快速付里葉變換(FFT)頻譜幅度FFT(A)及相位FFT(Φ)的輸出端，一個單次及另一個觸發(fā)控制端到單片機板輸入，單片機板與顯示板各有28個端口，由一根28線扁線連接線連接，進行信息交換，顯示板有一端口輸出到顯示器，以實現圖象顯示，若改接調制器，則調制器有視頻端口，可供外接電視顯示器顯示，及有射頻端口，可供外接電視接收機顯示，電源用來供給各部件所需的電壓及電流。
2.根據權利要求1所述的數字示波頻譜分折議；其特征在于采用了8098單片機，單片機和程序存儲器連接，后者與6264隨機存儲器(9)連接。
專利摘要一種數字示波頻譜分析儀，屬于電測量儀器；由單片機板、顯示板、顯示器、調制器、電源、控制面板及放大器組成；控制面板有一條輸入線提供放大器信號，分別有三條及二條電源控制線輸出到放大器內進行波形的位移和幅度控制，采用了8098芯片的單片機進行快速付里葉變換(FFT)計算，以實現頻譜分析及多種控制。部件配置簡單，解決了結構小型化，提高了信號實時在線分析能力；本分析儀重量輕、成本低、便于改裝以適應不同領域的需要，便于推廣。
文檔編號G01R23/16GK2187796SQ94203888
公開日1995年1月18日 申請日期1994年2月22日 優(yōu)先權日1994年2月22日
發(fā)明者阮志武 申請人:阮志武