一种新型子母型数字多用表的研制

摘要：介绍一种新型的子母型数字多用表，该多用表在保留原有测量功能的前提下，增加了远程监视功能，此功能借助先进的跳频技术将母机测量的数据发送给子机，以达到测量值在母机和子机的液晶屏上同时显示的目的，从而满足高空、狭小等特殊作业环境使用。该表采用低功耗的PIC单片机作为处理器，以节约能耗，增加电池寿命。
关键词：子母型数字多用表；跳频技术；母机和子机；特殊作业环境；低功耗

O 引 言
    数字多用表作为电子测试基础工具，以其准确度高、测量范围宽、测量速度快、体积小、抗干扰能力强、使用方便等特点被广泛应用于科研、工厂、学校、计量测试等技术领域。但在高空、狭小等特殊作业环境下使用普通数字多用表会受到一定限制，其主要表现为测量时多用表的放置位置可能不便于读数。针对以上不足，设计了一种子母型数字多用表，该表由用于数据测量的母机部分和用于同步显示的子机部分组成。母机和子机之间采用无线跳频通信，子机小巧，可佩带于手腕或放置于其他便于观察的地方，母机则可随意放置，从而方便操作人员对实测数据的读取。

1 系统结构及工作原理
    子母型数字多用表分为母机和子机两个部分，母机主要功能在于数据测量和向子机发送测量数据，子机接收并显示该数据。
1．1 母机部分
    母机从结构上可分为测量电路、微处理器、高频发射电路和天线4个部分，其结构框图如图1所示。

    当母机设置为子母型工作模式时，测量电路将所测得的数据通过串行口传给微处理器，微处理器驱动高频发射电路以跳频通信形式将该数据由天线发射出去。发射的频段可分布在315 MHz，433 MHz，868 MHz，915 MHz和2．4 GHz五个频段，每个频段至少有64个频道，足以满足跳频通信需求。微处理器选用低功耗芯片，以确保整个系统处于低功耗状态工作，延长电池寿命。高频发射电路在微处理的控制下实现灵活的跳频发射。发射频率、发射功率、接收地址和数据包大小都可随意调整。
1．2 子机部分
    与母机相对应，子机从结构上可由天线、高频接收电路、微处理器、液晶显示4个部分组成，其结构框图如图2所示。

    子机主要完成接收和显示母机发射给它的数据，接收时频率点和地址必须相同，并且能够在母机的起跳指令下按一定规律跳频。子机接收天线将接收到的高频信号传给高频接收电路进行解调，将所得数据送到接收微处理器进行分析得出有用信息，再驱动液晶显示屏显示，其显示的数据就是母机当前显示的数据，以便于实测数据读取。
    母机和子机之间的对应模式可由母机的发送微处理器和子机的接收微处理器共同设置，通过设置适配器设置母机和子机的工作频段和地址来完成，当母机和子机的频段和地址一致时，子机方可接收显示母机下传的数据，且母机和子机在同一频段所分布的频道内跳频，从而实现多个子母型数字多用表在相互靠近的情况下独立工作，这就实现了对应模式的一对一。如果将多个子机的频段和地址与一个母机的频段和地址设置相同时，则可完成多个子机共享一个母机下传的数据，以实现对应模式的一对多。这两种工作模式在平常测量中都可有广泛的应用。

2 推广实施方案
    该设计保留了普通数字多用表的电压、电流、电阻等测量功能，并添加无线远程监视功能，这样既可满足普通用户测量使用，也可满足特殊工况环境下使用。多用表可设计为转盘档位选择，也可设计为按钮档位选择，触摸屏档位选择等多种样式，通过按键可以调整量程为自动和手动，图3为转盘档位选择型数字多用表实物图。

3 结 语
    数字多用表的种类很多，测量范围也很广，如何更好地发挥其优势是我们一直探索的目标。通过对子母型数字多用表结构和原理的介绍，展示了数字多用表的一个功能扩展，相信这个扩展功能对工程测量会有一定的帮助。