專利名稱：聯(lián)結(jié)兩臺儀器的數(shù)據(jù)記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種在兩臺分別使用，但又有關(guān)聯(lián)的測量儀器之間的數(shù)據(jù)記錄裝置。其一是雙光柵單色儀，它用來掃描并繪圖記錄光譜信號，它的掃描速度和間隔都是可調(diào)的；其二是光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)，它接在雙光柵單色儀的出口狹縫后面，可以在面板上數(shù)字顯示接收到的光譜信號(共8位數(shù)字)。本數(shù)據(jù)記錄裝置可以在雙光柵單色儀的控制下(即根據(jù)雙單色儀的掃描間隔)從光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)記錄顯示數(shù)據(jù)，把它儲存在該裝置里或直接打印輸出，也可送到有RS－232C接口的各類計(jì)算機(jī)里對數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理。
HRD－1和HRD－2型雙光柵單色儀是法國J·Y公司的中高檔產(chǎn)品，焦距600mm，配用1800道／毫米或1200道／毫米光柵，分辨率對1200道／毫米光柵，在5460A處可達(dá)0.5cm－1，掃描精度±1cm－1。它是用于高校教學(xué)和科研的較好儀器。自80年代中后期，我國通過用世界銀行貸款或自籌外匯等途徑，先后從法國進(jìn)口了近百臺這種或類似的雙光柵單色儀。但是大部分都沒有同時購進(jìn)其控制器中的數(shù)據(jù)采集板(ACQmodule)和計(jì)算機(jī)接口板(INT module)，這樣就沒有數(shù)據(jù)采集的功能，每次測量光譜，雙單色儀的掃描都是實(shí)時掃描，即由配接在雙光柵單色儀后的XY記錄儀繪出一條光譜曲線，而不能儲存下來，更不能送入計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步處理。
1109／1121A型光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)是由美國EG＆G PARC公司的產(chǎn)品組成。在我國自80年代中期以來進(jìn)口更多。很多高等學(xué)校或研究所把這光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)接至雙光柵單色儀后，可以直接在面板上顯示出掃描光譜數(shù)據(jù)，但也因?yàn)闆]有同時訂購數(shù)據(jù)采集板和計(jì)算機(jī)接口板，數(shù)據(jù)存不下來，只能做實(shí)時掃描用。許多單位都覺得這種光譜測量工作方式有缺陷，為了能把光譜數(shù)據(jù)記錄、儲存下來或送到計(jì)算機(jī)去處理，就要向法國J·Y公司購雙單色儀配用的數(shù)據(jù)采集板和計(jì)算機(jī)接口板，但法國公司的報價是26620法郎，約合5000美元，折合人民幣則近3萬元。許多單位尤其是缺少外匯的單位，對此只能是望洋興嘆了。
本實(shí)用新型的目的是在提供一種廉價的，聯(lián)接雙單色儀和光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄裝置。當(dāng)雙單色儀進(jìn)行光譜掃描時，每掃描一個間隔，該數(shù)據(jù)記錄裝置就把光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的顯示數(shù)據(jù)記錄并儲存下來，可以通過打印機(jī)打印輸出，也可以送到計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步處理。而成本不過才400元人民幣！
以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
附

圖1是該數(shù)據(jù)記錄裝置的外觀圖。裝置為一長方體盒子，長18厘米，寬11厘米，高4厘米。其中1是七段LED顯示器，2是8×1撥盤開關(guān)，3是復(fù)位按鍵，4是執(zhí)行按鍵，5是打印機(jī)接口，6是通到光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的26芯扁平電纜線插座，7是9V電源插座，10是4節(jié)可充電電池。當(dāng)開機(jī)后，該裝置開始運(yùn)行，七段LED顯示器則反復(fù)循環(huán)地分別顯示0、1、2、3。每位數(shù)字顯示2秒，當(dāng)顯示0時按執(zhí)行按鍵，則程序轉(zhuǎn)至相應(yīng)地址入口，執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄并貯存功能；當(dāng)顯示1時按鍵，執(zhí)行把記錄的數(shù)據(jù)串行送到計(jì)算機(jī)的功能；當(dāng)顯示2時按鍵，執(zhí)行把記錄數(shù)據(jù)打印輸出的功能；當(dāng)顯示3時按鍵，執(zhí)行根據(jù)記錄到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制光譜曲線的功能。
附圖2是詳細(xì)的電原理圖。主要用80C31單片機(jī)作擴(kuò)展系統(tǒng)，9為外接晶振，晶振頻率為6MHZ，C2和C3各為10PF。C1為22uf，當(dāng)開機(jī)時使RESET輸入端保持高電平，單片機(jī)被初始化復(fù)位。R10為51千歐，R11為1千歐，在運(yùn)行過程中，按下復(fù)位按鈕3，則也使RESET為高電平，單片機(jī)也被初始化復(fù)位。
本數(shù)據(jù)記錄裝置用了兩片74HC138譯碼器。附圖2上部的74HC138－1譯碼器產(chǎn)生兩片82C55A的片選信號。其中82C55A－1的地址為A000H～A003H，82C5A－2的地址為C000H～C003H。82C55A－1的PAO～PA7口及PC3、PC4口作打印機(jī)輸出用。PBO～PB7口通過三態(tài)緩沖器／驅(qū)動器74HC245和電阻R1～R8(都是210歐)接至七段LED顯示器上。4為執(zhí)行按鍵，平時PCO通過R9電阻接地，為低電平，當(dāng)按鍵4按下時，則PCO口變?yōu)楦唠娖?，程序進(jìn)入相應(yīng)功能。82C55A－2是專門從雙單色儀和光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)用的接口，A口、B口、C口都設(shè)置為輸入口，通過一條26芯扁平電纜線引向雙單色儀和光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)。單片機(jī)80C31通過74HC373控制鎖存器擴(kuò)展了一片27C128程序存儲器，存儲容量為16KB。擴(kuò)展了兩片62256外部數(shù)據(jù)存儲器，各為32KB。通過74HC138－2譯碼器對這兩片62256進(jìn)行片選。2是8×1位撥盤開關(guān)，其中8位撥盤撥在不同位置可以決定用哪一片62256存儲記錄數(shù)據(jù)，每次記錄多少位數(shù)據(jù)。附圖2的下部是該數(shù)據(jù)記錄裝置的電源部分。其中8是2×2雙刀雙擲開關(guān)，10是四節(jié)鎘鎳1.2V的可充電電池，D1、D2是IN4148二極管，C6、C7是1uf的電容，R16為185歐的電阻。進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、輸出、打印等功能操作時，外接9V電源通過7806三端穩(wěn)壓器和D1接入電路，把雙刀雙擲開關(guān)8撥向A端，則7806三端穩(wěn)壓器輸出端出來的6V電壓經(jīng)二極管D1降壓后正好為＋5V，可加到數(shù)據(jù)記錄裝置的5V電源端，同時二極管D1負(fù)端接到D2負(fù)端，D2兩端并聯(lián)R16電阻。正常工作時，D2對D1是反向相接，隔離了充電電池和7806，而7806的輸出電壓可通過電阻R16對充電電池緩慢充電。當(dāng)工作完畢后，把雙刀雙擲開關(guān)8撥到B端，外接9V電源被斷開，而充電電池10的電壓加至74HC138－2和兩片62256上，可以保證記錄來的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲區(qū)里不丟失。7660是負(fù)電壓發(fā)生器，當(dāng)＋5V輸入時，用來產(chǎn)生－5V電壓，以便向計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)使用。向計(jì)算機(jī)RS－232C口傳輸數(shù)據(jù)是通過80C31的TXD端輸出，R12為510千歐電阻，R14為120千歐電阻，R13為4.7千歐電阻，80C31的串行口TXD輸出端接到1／2TL062運(yùn)算放大器的負(fù)端，發(fā)送的數(shù)據(jù)通訊信號經(jīng)運(yùn)算放大器變成正、負(fù)5V的脈動電平，由該運(yùn)算放大器將數(shù)據(jù)串行輸出，可以被具有RS－232C口的各類計(jì)算機(jī)所接收。這樣省去用功耗較大的驅(qū)動器MC1488，既方便，功耗也低。
附圖3是從82C55A－2通出的26芯扁平電纜線的連接示意圖。82C55A2的PAO口連至雙單色儀發(fā)出掃描間隔的控制端，即CPU板的Busy燈下端。雙單色儀每掃一個間隔，就通過這根線把信號傳送給數(shù)據(jù)記錄裝置。82C55A－2的PBO和PCO并聯(lián)，PB1和PC1并聯(lián)，PB2和PC2并聯(lián)，PB3和PC3并聯(lián)，分別接到光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)面板上顯示器前的BCD碼引線入口(因光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)顯示8位數(shù)字，所以是4位BCD碼)，PB4～PB7和PC4～PC7則分別接到相應(yīng)的位顯示信號線上。由于當(dāng)雙單色儀控制信號發(fā)出后，必須要在光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的顯示階段完成數(shù)據(jù)記錄(如到測量階段進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄則造成誤差)，故必須要區(qū)分光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)本身顯示和采樣階段，故還要從光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)控制采樣和顯示周期的NE555定時器的輸出端(第三腳)引一線到PA2口，這樣就可以保證在光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的顯示周期里記錄數(shù)字。
該數(shù)據(jù)記錄裝置全由低功耗的高速CMOS集成電路組成，僅七段LED顯示器消耗功率較大，其余功耗極低。正常操作時，最大整機(jī)電流為70mA。如記錄數(shù)據(jù)完畢，僅用充電電池對74HC138－2和兩片62256供電，以保證所記的數(shù)據(jù)不丟失，此時，整機(jī)電流僅0.6uA。
該數(shù)據(jù)記錄裝置曾安裝在我校購置的法國J·Y公司的HRD－2型雙光柵單色儀和美國EG＆G公司的1109／1121A光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)間，圓滿地完成了數(shù)據(jù)記錄的任務(wù)。雙單色儀的光柵掃描速度設(shè)置是從200cm－1／sec到600cm－1／sec，掃描間隔的設(shè)置從5cm－1、1cm－1直到0.01cm－1，只要雙單色儀和光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)分別正常工作后，該數(shù)據(jù)記錄裝置都能根據(jù)撥盤開關(guān)的設(shè)置，自動記錄20、100……或2000個數(shù)據(jù)，可以儲存在任一片62256指定的區(qū)域，也可直接送至具有RS－232C口的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，效果很好。
更為重要的是，該裝置并不僅限于在雙單色儀和光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)間的使用。對于其它類似的相關(guān)儀器，尤其是七十年代和八十年代初生產(chǎn)的數(shù)字化儀表，其顯示數(shù)據(jù)不能直接輸入到計(jì)算機(jī)里去，但都可以通過類似的處理，聯(lián)接相應(yīng)的線，把數(shù)字化儀表上顯示數(shù)字先采集到該數(shù)據(jù)記錄裝置，再作進(jìn)一步的處理，充分發(fā)揮原儀器的效率，增強(qiáng)原儀器的功能。具體做法是把82C55A－2的PAO口聯(lián)至正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)出控制信號的儀器輸出端(即確定采集數(shù)據(jù)間隔或時間的那一端)；把82C55A－2的PB0和PC0并聯(lián)，PB1和PC1并聯(lián)，PB2和PC2并聯(lián)，PB3和PC3并聯(lián)，并分別接到另一臺有數(shù)字顯示儀器的BCD碼引線入口端，PB4～PB7和PC4～PC7分別接到相應(yīng)的位顯示信號線上，82C55A－2的PA2口接到相應(yīng)的有數(shù)字顯示儀器控制測量和顯示周期的端線上，就可以由一臺儀器發(fā)出信號，而另一臺有數(shù)字顯示儀器上的顯示數(shù)據(jù)被收集到該數(shù)據(jù)記錄裝置，每次可以記錄八位顯示數(shù)字。
權(quán)利要求1.一種在兩臺分別使用、但又有關(guān)聯(lián)的測量儀器之間的數(shù)據(jù)記錄裝置，由80C31單片機(jī)組成擴(kuò)展系統(tǒng)，其特征是以兩片82C55A作為擴(kuò)展接口，其中82C55A-1接向打印機(jī)和七段LED顯示器，82C55A-2接向正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)出控制信號的儀器和另一臺有數(shù)字顯示的儀器，可以按照正常運(yùn)轉(zhuǎn)儀器所規(guī)定的時間或間隔記錄數(shù)字化儀表上的顯示數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是用兩片62256作數(shù)據(jù)儲存器，用74HC138作譯碼器，用4節(jié)可充電的1.2伏電池供給它們電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是7806的輸出端接到二極管D1的正端，二極管D1的負(fù)端與D2的負(fù)端相接，D2兩端并接電阻R16，D2的正端接到可充電電池的正端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是用7660產(chǎn)生負(fù)5伏電壓，80C31的串行口TXD端接到TL062運(yùn)算放大器的負(fù)端，通過TL062將數(shù)據(jù)串行輸出。
專利摘要本實(shí)用新型是用于兩臺分別使用但有關(guān)聯(lián)的測量儀器間的數(shù)據(jù)記錄裝置，由80C31單片機(jī)組成擴(kuò)展系統(tǒng)，由兩片82C55A作擴(kuò)展接口。可以根據(jù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時儀器提供的時間或間隔，從數(shù)字化儀表中直接記錄數(shù)據(jù)。每次可記錄八位數(shù)字，每次運(yùn)行可自動記錄20～2000個數(shù)據(jù)，可以把數(shù)據(jù)儲存在該裝置里，也可通過打印機(jī)打印輸出，也可串行輸出到具有RS-232C口的各類計(jì)算機(jī)里去作進(jìn)一步處理。該裝置小巧，方便，功能齊全，可大大提高原測量儀器的功能和效率。
文檔編號G06F15/78GK2092783SQ91213278
公開日1992年1月8日 申請日期1991年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月2日
發(fā)明者柯惟中, 陳家勝 申請人:南京師范大學(xué)