專利名稱：聯結兩臺儀器的數據記錄裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種在兩臺分別使用，但又有關聯的測量儀器之間的數據記錄裝置。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的；其二是光子計數系統，它接在雙光柵單色儀的出口狹縫后面，可以在面板上數字顯示接收到的光譜信號(共8位數字)。本數據記錄裝置可以在雙光柵單色儀的控制下(即根據雙單色儀的掃描間隔)從光子計數系統記錄顯示數據，把它儲存在該裝置里或直接打印輸出，也可送到有RS－232C接口的各類計算機里對數據作進一步處理。
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0.5cm－1，掃描精度±1cm－1。它是用于高校教學和科研的較好儀器。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其控制器中的數據采集板(ACQmodule)和計算機接口板(INT module)，這樣就沒有數據采集的功能，每次測量光譜，雙單色儀的掃描都是實時掃描，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，更不能送入計算機作進一步處理。
1109／1121A型光子計數系統是由美國EG＆G PARC公司的產品組成。在我國自80年代中期以來進口更多。很多高等學校或研究所把這光子計數系統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據，但也因為沒有同時訂購數據采集板和計算機接口板，數據存不下來，只能做實時掃描用。許多單位都覺得這種光譜測量工作方式有缺陷，為了能把光譜數據記錄、儲存下來或送到計算機去處理，就要向法國J·Y公司購雙單色儀配用的數據采集板和計算機接口板，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。
本實用新型的目的是在提供一種廉價的，聯接雙單色儀和光子計數系統的數據記錄裝置。當雙單色儀進行光譜掃描時，每掃描一個間隔，該數據記錄裝置就把光子計數系統的顯示數據記錄并儲存下來，可以通過打印機打印輸出，也可以送到計算機作進一步處理。而成本不過才400元人民幣！
以下將結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。
附

圖1是該數據記錄裝置的外觀圖。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，3是復位按鍵，4是執行按鍵，5是打印機接口，6是通到光子計數系統的26芯扁平電纜線插座，7是9V電源插座，10是4節可充電電池。當開機后，該裝置開始運行，七段LED顯示器則反復循環地分別顯示0、1、2、3。每位數字顯示2秒，當顯示0時按執行按鍵，則程序轉至相應地址入口，執行數據記錄并貯存功能；當顯示1時按鍵，執行把記錄的數據串行送到計算機的功能；當顯示2時按鍵，執行把記錄數據打印輸出的功能；當顯示3時按鍵，執行根據記錄到的光譜數據進行繪制光譜曲線的功能。
附圖2是詳細的電原理圖。主要用80C31單片機作擴展系統，9為外接晶振，晶振頻率為6MHZ，C2和C3各為10PF。C1為22uf，當開機時使RESET輸入端保持高電平，單片機被初始化復位。R10為51千歐，R11為1千歐，在運行過程中，按下復位按鈕3，則也使RESET為高電平，單片機也被初始化復位。
本數據記錄裝置用了兩片74HC138譯碼器。附圖2上部的74HC138－1譯碼器產生兩片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口作打印機輸出用。PBO～PB7口通過三態緩沖器／驅動器74HC245和電阻R1～R8(都是210歐)接至七段LED顯示器上。4為執行按鍵，平時PCO通過R9電阻接地，為低電平，當按鍵4按下時，則PCO口變為高電平，程序進入相應功能。82C55A－2是專門從雙單色儀和光子計數系統記錄數據用的接口，A口、B口、C口都設置為輸入口，通過一條26芯扁平電纜線引向雙單色儀和光子計數系統。單片機80C31通過74HC373控制鎖存器擴展了一片27C128程序存儲器，存儲容量為16KB。擴展了兩片62256外部數據存儲器，各為32KB。通過74HC138－2譯碼器對這兩片62256進行片選。2是8×1位撥盤開關，其中8位撥盤撥在不同位置可以決定用哪一片62256存儲記錄數據，每次記錄多少位數據。附圖2的下部是該數據記錄裝置的電源部分。其中8是2×2雙刀雙擲開關，10是四節鎘鎳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。進行數據記錄、輸出、打印等功能操作時，外接9V電源通過7806三端穩壓器和D1接入電路，把雙刀雙擲開關8撥向A端，則7806三端穩壓器輸出端出來的6V電壓經二極管D1降壓后正好為＋5V，可加到數據記錄裝置的5V電源端，同時二極管D1負端接到D2負端，D2兩端并聯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。當工作完畢后，把雙刀雙擲開關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據在數據存儲區里不丟失。7660是負電壓發生器，當＋5V輸入時，用來產生－5V電壓，以便向計算機傳輸數據使用。向計算機RS－232C口傳輸數據是通過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運算放大器的負端，發送的數據通訊信號經運算放大器變成正、負5V的脈動電平，由該運算放大器將數據串行輸出，可以被具有RS－232C口的各類計算機所接收。這樣省去用功耗較大的驅動器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據記錄裝置。82C55A－2的PBO和PCO并聯，PB1和PC1并聯，PB2和PC2并聯，PB3和PC3并聯，分別接到光子計數系統面板上顯示器前的BCD碼引線入口(因光子計數系統顯示8位數字，所以是4位BCD碼)，PB4～PB7和PC4～PC7則分別接到相應的位顯示信號線上。由于當雙單色儀控制信號發出后，必須要在光子計數系統的顯示階段完成數據記錄(如到測量階段進行數據記錄則造成誤差)，故必須要區分光子計數系統本身顯示和采樣階段，故還要從光子計數系統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數系統的顯示周期里記錄數字。
該數據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，最大整機電流為70mA。如記錄數據完畢，僅用充電電池對74HC138－2和兩片62256供電，以保證所記的數據不丟失，此時，整機電流僅0.6uA。
該數據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光子計數系統間，圓滿地完成了數據記錄的任務。雙單色儀的光柵掃描速度設置是從200cm－1／sec到600cm－1／sec，掃描間隔的設置從5cm－1、1cm－1直到0.01cm－1，只要雙單色儀和光子計數系統分別正常工作后，該數據記錄裝置都能根據撥盤開關的設置，自動記錄20、100……或2000個數據，可以儲存在任一片62256指定的區域，也可直接送至具有RS－232C口的計算機進行處理，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數系統間的使用。對于其它類似的相關儀器，尤其是七十年代和八十年代初生產的數字化儀表，其顯示數據不能直接輸入到計算機里去，但都可以通過類似的處理，聯接相應的線，把數字化儀表上顯示數字先采集到該數據記錄裝置，再作進一步的處理，充分發揮原儀器的效率，增強原儀器的功能。具體做法是把82C55A－2的PAO口聯至正常運轉發出控制信號的儀器輸出端(即確定采集數據間隔或時間的那一端)；把82C55A－2的PB0和PC0并聯，PB1和PC1并聯，PB2和PC2并聯，PB3和PC3并聯，并分別接到另一臺有數字顯示儀器的BCD碼引線入口端，PB4～PB7和PC4～PC7分別接到相應的位顯示信號線上，82C55A－2的PA2口接到相應的有數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出信號，而另一臺有數字顯示儀器上的顯示數據被收集到該數據記錄裝置，每次可以記錄八位顯示數字。
權利要求1.一種在兩臺分別使用、但又有關聯的測量儀器之間的數據記錄裝置，由80C31單片機組成擴展系統，其特征是以兩片82C55A作為擴展接口，其中82C55A-1接向打印機和七段LED顯示器，82C55A-2接向正常運轉發出控制信號的儀器和另一臺有數字顯示的儀器，可以按照正常運轉儀器所規定的時間或間隔記錄數字化儀表上的顯示數據。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征是用兩片62256作數據儲存器，用74HC138作譯碼器，用4節可充電的1.2伏電池供給它們電源。
3.根據權利要求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的負端與D2的負端相接，D2兩端并接電阻R16，D2的正端接到可充電電池的正端。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征是用7660產生負5伏電壓，80C31的串行口TXD端接到TL062運算放大器的負端，通過TL062將數據串行輸出。
專利摘要本實用新型是用于兩臺分別使用但有關聯的測量儀器間的數據記錄裝置，由80C31單片機組成擴展系統，由兩片82C55A作擴展接口。可以根據正常運轉時儀器提供的時間或間隔，從數字化儀表中直接記錄數據。每次可記錄八位數字，每次運行可自動記錄20～2000個數據，可以把數據儲存在該裝置里，也可通過打印機打印輸出，也可串行輸出到具有RS-232C口的各類計算機里去作進一步處理。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 優先權日1991年3月2日
發明者柯惟中, 陳家勝 申請人:南京師范大學