專利名稱：一種用波形顯示測量結果的數字萬用表的制作方法
技術領域：
本發明的一種用波形顯示測量結果的數字萬用涉及到電變量測量裝置領域，特別是涉及到可以用波形來顯示測量值的數字萬用表領域。
背景技術：
眾所周知，數字萬用表主要用于執行電壓測量、電流測量和電阻測量，有的數字萬用表還可以用于電容、電感、二極管測量，或還包括溫度、壓力、濕度、速度或加速度等物理量的測量，有的數字萬用表甚至還可以像常用的數據采集系統一樣，可以定時執行測量任務、如，定時收集和顯示所采集到的測量數據。數字萬用表顯示測量結果的方法有多種，其中以用數字方式表示測量結果的方法為最常見，但這種方法僅適用于顯示即時測量數據，即顯示當前的測量值，或測量結果的計算值，如平均值、最大值、最小值、均方差等，不能表示測量值所經歷的變化過程。比如，當利用萬用表執行定時溫度測量任務，獲得成百上千的溫度測量數據時，或利用萬用表在很短時間內完成多次電壓測量時，都無法用數字方式清晰地顯示出每次的測量結果。眾所周知， 顯示這樣的累積測量結果的最好方式是采用波形顯示方式，但傳統的波形顯示方式無法很好的應用于數字萬用表。名禾爾Method of displaying continuously acquired data as multiple traces on afixed length display，專利號US5684508，是美國福祿克公司申請的美國專利，它就揭示了一種利用波形顯示測量信號的測量裝置及其波形顯示方法。根據該專利US5684508所揭示的內容，如圖1所示，該測量裝置可以對應每個采集到的測量信號，點亮顯示屏上的一個對應的像素，從而在采集到一組測量信號后，可以在顯示屏上形成一個與所述的一組測量信號相對應的波形Ml。當顯示屏上的波形Ml達到滿屏長度位置T，形成顯示幀pi時，波形Ml被對半壓縮成波形Li，并將Ll呈現在顯示幀p2上。此后，當再次采集到新的測量信號時，該測量裝置會首先對測量信號進行2選1的抽選操作，或稱為壓縮率為2比1的壓縮操作，最后，再將抽選出的測量信號對應顯示成波形M2。當顯示屏上的波形M2再次到達滿屏長度位置T時，再對顯示屏上的波形Ll和M2進行對半壓縮，，在顯示幀P3上形成新的波形L2。此后，當再次采集到新的測量信號時，測量裝置會對首先測量信號進行4選1的抽選操作，再將抽選出的測量信號對應顯示成波形M3。然后不斷重復這個波形的構造過程。上述的波形顯示方法比較適合應用于具有大屏幕顯示能力的數字示波器，不太適合于數字萬用表。因為萬用表的特點是測量信號的數據量較大、測量時間較長，且顯示屏相對較小。如果用加大測量信號的壓縮比率的方法實時顯示測量信號的波形，比如，對很大一段測量數據而只抽取和顯示1個測量數據的方法，雖然可以顯示這些測量信號的整體變化趨勢，但同時會使用戶在很長一段測量過程中，無法了解最新測量信號的變化情況，有處于 “盲區”的感覺。為了彌補上述的缺陷，上述的波形顯示方法對測量信號的壓縮率設定了上限，一
4旦該壓縮率達到上限時，就使顯示屏上的反映當前實時測量情況的一段波形進入滾動顯示方式。不再增加這段波形的壓縮率。但，實際上，波形滾動顯示方式也會引入新的問題，比如，其會造成數據丟失，使用戶無法觀察到可以反映全部測量數據情況的變化趨勢的波形。
發明內容
本發明的目的在于，解決現有技術存在的問題，提供一種用波形顯示測量結果的數字萬用表。本發明所述的一種用波形顯示測量結果的數字萬用表，具有測量單元、顯示單元和控制單元，所述的測量單元用于產生測量數據，所述的控制單元用于依據所述的測量數據，產生一個實時波形顯示數據和一個趨勢波形顯示數據，所述的顯示單元包括一個用于以波形方式顯示趨勢波形顯示數據的趨勢波形顯示單元和一個用于以波形方式顯示實時波形顯示數據的實時波形顯示單元，所述的趨勢波形顯示單元和實時波形顯示單元橫向設置并緊鄰；所述的控制單元還用于判斷是否滿足一個實時波形顯示數據的壓縮條件，在滿足所述的實時波形顯示數據的壓縮條件時，利用一個動態壓縮比，將所述的實時波形顯示數據轉換為所述的趨勢波形顯示數據的一部分；所述的控制單元還用于判斷是否滿足一個趨勢波形顯示數據的壓縮條件，在滿足所述的趨勢波形顯示數據的壓縮條件時，利用一個固定壓縮比，壓縮所述的趨勢波形顯示數據并增加所述的動態壓縮比。根據本發明的一個實施例，本發明所述的數字萬用表的實時波形顯示數據的壓縮條件可以是所述的實時波形顯示數據的數據量達到一個第一預定值；所述的趨勢波形顯示數據的壓縮條件是所述的實時波形顯示數據的數據量達到一個第二預定值，且所述的趨勢波形顯示數據的數據量達到一個第三預定值時。根據本發明的一個實施例，所述的第二預定值可以為大于1，且小于所述的第一預定值。根據本發明的一個實施例，所述的固定壓縮比可以為2比1。根據本發明的一個實施例，所述的動態壓縮比的初始數值可以為2比1。根據本發明的又一個實施例，所述的控制單元還用于計算所述的測量數據的幅值范圍，當一個新的測量數據的幅值超過原有的幅值范圍時，所述的控制單元依據所述的新的測量數據重新確定一個新的幅值范圍，并對應該新的幅值范圍刷新所述的實時波形顯示數據和趨勢波形顯示數據。利用本發明所述的數字萬用表，用戶可以在在同一時間觀察到更多有用的信息， 直接掌握當前的測量值，有益于用戶將當前測量數據與歷史數據相比較，了解當前測量值相對于過去的測量值的變化趨勢，有利于用戶對未來的測量結果進行預測。且，即使在長時間執行大量的測量任務的狀況下，用戶仍可以通過實時波形顯示單元，實時了解當前捕獲的信號的波形狀態，不會出現“盲區”。本發明具有設計簡單、便于用戶觀察的特點，可以廣泛應用于各種類型的數字萬用表。
圖1所示是現有技術中的波形顯示方法的說明圖。圖2所示為本發明的較佳實施例所選用的數字萬用表1的電路結構框圖。圖3所示為數字萬用表1的顯示單元11和顯示單元12說明圖。圖4所示為數字萬用表1所選用波形顯示控制步驟100的流程圖。圖5所示為計算波形顯示信號A的橫坐標位置的說明圖。圖6所示為計算所述的波形顯示信號A的縱坐標位置的步驟說明圖。圖7a、7b——7h所示為波形顯示控制步驟100連續運行時，顯示單元11和顯示單元12的顯示狀態說明圖。
具體實施例方式為了進一步說明本發明的一種用波形顯示測量結果的數字萬用表，下面結合附圖，詳細說明本發明所選用的較佳實施例。本發明所述的較佳實施例選用了數字萬用表1，參考圖2，數字萬用表1包括有測量電路2、模數轉換電路3、控制電路4、存儲器5和顯示屏6。在本實施例中，數字萬用表1可以用來測量直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流、電阻和電容。作為舉例說明，在本實施中，萬用表1也可以選用具有較少測量功能的數字萬用表，比如僅僅具有電壓和電流測量功能的萬用表。作為又一舉例說明，萬用表1也可以選用具有更多測量功能數字萬用表，比如可以具有“通斷測試”、二極管測試功能、電感測試功能等。作為又一舉例說明，當利用溫度傳感器將溫度信號轉變為電信號或電阻值時，萬用表1還可以借助自身的電信號或電阻信號的測量能力，完成溫度信號測量，所述的傳感器可以是熱敏電阻或熱電偶。當為萬用表1配接不同類型的傳感器，萬用表1還可以用來完成壓力、速度和加速度等測試。在本實施例中，測量電路2用于接入被測信號Vi和對輸入的被測信號Vi進行信號調理，以便于符合模數轉換電路3的測量范圍，所述的信號整理還可以包括信號放大、去噪、衰減、濾波、頻率補償、幅值補償、過壓過流保護、校準、信號轉換等操作的一部分或全部，其中所述的信號轉換操作包括交直流信號的變換操作。在本實施例中，模數轉換電路3由A/D器件構成，用于將接收的模擬信號轉換為數
字信號。在本實施例中，為了便于高速、高帶寬或高精度的信號測量，模數轉換電路3也可以是由多片A/D器件連接構成。控制電路4用于捕獲模數轉換電路3輸出的測量信號、并依據捕獲到的測量信號， 生成顯示數據，用于在顯示屏6上進行顯示。在本實施例中，控制電路4還可以用于將其所捕獲的測量信號及所述的顯示數據保存在存儲器5中，用于查閱或數據處理。 在本實施例中，控制電路4還可以連接有用戶輸入部件，控制電路4還用于依據用戶通過所述的輸入部件輸入的控制指令，使萬用表1執行相應的操作。所述的用戶輸入部件可以是按鍵、鼠標、觸摸屏或其他類型的輸入設備。在本實施例中，控制單元4執行有一個測量控制步驟，用于使測量電路2執行定時測量任務，比如，使測量電路2每間隔50ms執行一個電壓測量或溫度測量，并使模數轉換電路3執行數據轉換任務，將測量電路2輸出的模擬信號轉換為數字信號后，保存在存儲器5 中。在本實施例中，萬用表1的顯示屏6上具有兩個顯示單元，參見圖3，一個是用于呈現趨勢波形的趨勢波形顯示單元11，一個是用于顯示實時波形的實時波形顯示單元12。 兩個顯示單元11、12的橫軸X和縱軸Y方向的像素均相同，且，兩個顯示單元11、12緊緊相連。在本實施例中，所述的顯示屏6的橫軸X和縱軸Y的像素為256*64，顯示單元11、 12大小相同，其橫軸X和縱軸Y的像素分別128祁4。作為又一舉例說明，所述的顯示屏6的橫軸X和縱軸Y的像素也可以更大或更小。本實施例的顯示屏6采用單色IXD材料，作為舉例說明，顯示屏6也可以選用具有灰度顯示能力的單色LCD或彩色LCD，顯示屏6也可以選用其他材料制作。在本實施例中，結合參見圖2、3、4，控制單元4還執行一個波形顯示控制步驟100。 該，波形顯示控制步驟100用于捕獲模數轉換電路3輸出的測量信號、并在顯示屏6上以波形顯示方式呈現該測量信號。在本實施例中，所述的測量控制步驟和波形顯示控制步驟100為兩個獨立的控制線程，可以在控制單元4的控制下，分別獨立運行。作為舉例說明，對于測量速度不是很快的情況下，所述的測量控制步驟和波形顯示控制步驟100也可以不采用獨立線程的方式，比如每在測量控制步驟采集到一個測量數據后，就向波形顯示控制步驟100傳遞該測量數據，波形顯示控制步驟100每在顯示完一個測量數據所對應的波形顯示信號后，就等待測量控制步驟傳遞新的測量數據。在本實施例中，波形顯示控制步驟100依次包括控制步驟實時數據接收步驟101 在本步驟中，控制單元4首先從所述的模數轉換電路3接收一個新的測量信號，然后，將該測量信號轉換為波形顯示信號，最后，使顯示單元12呈現所有已經獲得的波形顯示信號。執行完所述的實時數據接收步驟101后，執行判斷步驟102。作為舉例說明，在控制單元4執行實時數據接收步驟101，將測量信號轉換為波形顯示信號時，還可以包括執行如下的信號處理步驟1、一個計算波形顯示信號的橫坐標位置的步驟。參見圖5，即、計算與所述的新的測量信號相對應的波形顯示信號A的橫坐標χ方向的像素位置的步驟，舉例來講，如果，在顯示單元12上，存在一個舊的波形顯示信號B，其橫坐標χ方向的像素位置為M時，則，設定該新的測量信號所對應的波形顯示信號A的橫坐標χ方向的像素位置為M+1。如果，該新測量信號為第一個測量信號時，即在顯示單元12上，沒有舊的波形顯示信號時，該新測量信號所對應的波形顯示信號的像素位置就是橫坐標X方向的第一個像素所在的位置S。2、一個計算波形顯示信號的縱坐標位置的步驟。當對應該新測量信號，存在一個舊測量信號時，則還將該新測量信號與其他在先顯示的測量信號的最大值和最小值進行比較，當所述的新測量信號落在所述的最大值和最小值范圍內時，就依照所述的最小值對應顯示單元12的縱坐標Y方向上的第一個像素，最大值對應顯示單元12的縱坐標Y方向上的最大像素的對應關系，計算與該波形顯示信號的縱坐標方向的像素位。當所述的新測量信號處在所述的最大值和最小值所限定的范圍以外時，就利用所述的新測量信號修改所述的最大值和最小值，比如，當所述的新測量信號大于所述的最大值時，就使所述的最大值等于所述的新測量信號。又比如，當所述的新測量信號小于所述的最小值時，就使所述的最小值等于所述的新測量信號。然后，再利用所述的最小值對應顯示單元12的縱坐標方向上的第一個像素，最大值對應顯示單元12的縱坐標方向上的最大像素的對應關系，重新計算所有全部波形顯示信號的像素位置，這里所述的所有全部波形顯示信號包含該新測量信號所對應的顯示信號和其他所有在先顯示的波形顯示信號。作為舉例說明，結合參考圖2、3、6，實時數據接收步驟101也可以包括如下的具體處理步驟，步驟201 控制單元4首先從所述的模數轉換電路3接收一個新的測量信號。步驟202 依據測量信號的先后順序，在顯示單元12中，為所述測量信號相對應的波形顯示信號設定橫坐標位置。在本舉例說明中，顯示單元12的橫坐標χ方向對應著測量信號的先后順序，因此， 所述的顯示單元12的橫坐標χ軸又可以稱為時間軸，計算每個測量信號所對應的波形顯示信號的橫坐標χ時，只要根據測量點的先后順序進行編號就可以了。在本舉例說明中，第一個測量信號所對應的波形顯示信號從顯示單元12的第一個像素開始畫起的，然后順序加1顯示其他獲取的測量信號所對應的波形顯示信號。步驟203 根據所述的新的測量信號，累計計算測量信號的最大值MAX和最小值 MIN，S卩，對獲得的全部測量信號進行統計運算，得到其中的最大值MAX和最小值MIN。步驟204:判斷，判斷當前的最大值MAX和最小值MIN較之以前是否發生變化？當累計測量信號的最大值MAX和最小值MIN沒有發生變化時，下一步驟直接執行步驟206，當， 由于所述的新測量信號的原因，使所述的最大值MAX和最小值MIN發生變化時，則，先執行步驟205，再執行步驟206步驟205 構造STEP值根據累計測量信號的最大值MAX和最小值MIN、以及顯示單元12的高度方向的最大像素數 HIGHT 計算一個 STEP 值。使 STEP = (MAX-MIN) /HIGHT。當測量信號為第一個測量信號時，可以預先設定一個最大值或最小值，比如當所述的第一個測量信號為正值時，可以將該測量信號設為最大值，零電壓值設定為最小值。又比如測量信號為負值時，可以將該測量信號設為最小值，零電壓值設定為最大值，從而計算出STEP值。步驟206 利用公式(MAX-VALUE) /STEP,計算所有測量信號的測量值VALUE所對應的波形顯示信號的縱坐標值。在本實施例中，所采用的坐標系統的坐標0點是在顯示單元12的左上方，可以利用公式(MAX-MAX)/STEP計算出測量信號的最大值MAX對應的縱坐標，其坐標=0，同樣；也可以利用公式(MAX-MIN)/STEP求出最小值MIN所對應的縱坐標，該縱坐標=顯示單元12
8的高度方向的最大像素數HIGHT。在本步驟中，當，所述的最大值和最小值沒有發生變化時，則，直接利用公式 (MAX-VALUE)/STEP計算出所述的新的測量信號的測量值VALUE所對應的波形顯示信號的縱坐標值。當所述的最大值和最小值發生變化，且顯示單元12和顯示單元11對應有其他波形顯示信號時，則，要根據該公式(MAX-VALUE)/STEP重新計算所有波形顯示信號的縱坐標值。作為又一舉例說明，當采用不同的坐標系統時，在不違背本發明的精神的前提下， 也可以采用其他的公式計算出每個測量信號所對應的波形顯示信號的縱坐標值。比如，坐標原點在左下方的情況，可以利用測量值的最小值MIX和測量信號的測量值VALUE的差值來計算所述的波形顯示信號的縱坐標值。步驟207 將每個波形顯示信號的坐標值，包括縱坐標值和橫坐標值存入顯示屏6 的緩沖存儲器BUFFER中，用于在顯示單元12呈現所述的新測量信號所對應的波形顯示信號。在本實施例中，每次在顯示單元12呈現所述的新測量信號所對應的波形顯示信號時，還可以首先執行一個清屏操作，然后，再顯示所述的所有全部波形顯示信號。在本實施例中，每次在顯示單元12呈現所述的新測量信號所對應的波形顯示信號時，還用連線方式將離散的顯示信號連接成波形曲線。所述的連線方式有多種，在本實施例中，是利用軟件 ucGUI 中的默認函數 GUI_DrawLine(intxO，int y0, int xl, int yl)將離散的顯示信號連接成波形曲線。判斷步驟102 判斷步驟102執行如下操作，結合參考圖2、3、4 1、判斷顯示單元中12中的波形顯示信號是否已經到達最后一列像素的位置T，即判斷顯示單元12是否已經畫滿實時波形曲線L。2、判斷顯示單元中11中的波形顯示信號是否已經到達最后一列像素的位置K， 且，顯示單元中12中的波形顯示信號是否已經到達一個預定的像素位置D，S卩、判斷顯示單元11中是否已經畫滿趨勢波形曲線E，且，顯示單元12中的實時波形曲線L也已經到達預定的像素位置D。當不滿足上述兩個判斷條件中的任意一個判斷條件時，波形顯示控制步驟100返回執行實時數據接收步驟101。否則，當，顯示單元中12中的波形顯示信號已經到達最后一列像素的位置T，即判斷顯示單元12已經畫滿波形曲線L時，則，認為滿足實時波形顯示數據的壓縮條件，控制單元4 開始執行實時數據壓縮步驟103。在實時數據壓縮步驟103中，控制單元4利用一個動態壓縮比，將顯示單元12中的波形顯示信號壓縮為趨勢波形顯示信號，并將這些趨勢波形顯示信號顯示在趨勢波形顯示單元11中。執行完所述的實時數據壓縮步驟103后，波形顯示控制步驟100返回執行實時數據接收步驟101。當顯示單元中11中的波形顯示信號已經到達最后一列像素的位置K，且，顯示單元12中的波形顯示信號已經到達一個預定的像素位置D，S卩，顯示單元11中已經畫滿趨勢
9波形曲線E，且，顯示單元12中的實時波形曲線L也已經到達預定的像素位置D，則認為滿足一個壓縮波形顯示數據的壓縮條件，控制單元4開始執行壓縮數據壓縮步驟104。在壓縮數據壓縮步驟104中，控制單元4利用一個固定壓縮比，對顯示單元11中顯示的趨勢波形顯示信號進行壓縮，并用壓縮后的趨勢波形顯示信號替換原有的趨勢波形顯示信號。同時，還依據所述的固定壓縮比，對所述的動態壓縮比進行調整，增加所述的動態壓縮比。執行完所述的壓縮數據壓縮步驟104后，波形顯示控制步驟100返回執行實時數據接收步驟101。在本實施例中，每次在顯示單元11呈現所述的趨勢波形顯示信號時，還可以首先執行一個清屏操作，然后，再顯示所述的所有全部趨勢波形顯示信號。在本實施例中，每次在顯示單元11呈現所述的新測量信號所對應的波形顯示信號時，還用連線方式將離散的顯示信號連接成波形曲線。所述的連線方式有多種，在本實施例中，是利用軟件ucGUI中的默認函數GUI DrawLine (intxO, int y0, int xl, int yl)將離散的顯示信號連接成波形曲線。為了更好的理解本發明的實施例，下面結合圖7a、7b-^!細致舉例說明波形顯示控制步驟100連續運行的情況參考圖2、4、7a，在開始執行實時數據接收步驟101時，控制單元4會不斷地從模數轉換電路3接收新的測量信號，并將接收到的測量信號轉換為波形顯示信號，用實時波形曲線Ll呈現在顯示單元12中。當顯示單元12已經畫滿實時波形曲線Ll時，即，實時波形曲線Ll到達顯示單元 12的最后一列像素的位置T時，控制單元4會依據判斷步驟102的判斷結果，執行實時數據壓縮步驟103。在實時數據壓縮步驟103中，控制單元4利用所述的動態壓縮比，將顯示單元12 中的實時波形曲線Ll所對應的波形顯示信號壓縮為趨勢波形顯示信號，用趨勢波形曲線 El將所述的趨勢波形顯示信號呈現在趨勢波形顯示單元11中。由于在本實施例中，這個動態壓縮比的初始值被設定為2 1，因此，在初次將顯示單元12中的實時波形曲線Ll壓縮顯示為顯示單元11中趨勢波形曲線El時，趨勢波形曲線El的長度是實時波形曲線Ll的長度的1/2。參考圖2、4、7b，在執行完上述的實時數據壓縮步驟103后，波形顯示控制步驟100 將返回執行實時數據接收步驟101。控制單元4會繼續不斷地從模數轉換電路3接收新的測量信號，并將接收到的測量信號轉換為波形顯示信號，用實時波形曲線L2呈現在顯示單元12中。當顯示單元12再次畫滿實時波形曲線L2時，即，實時波形曲線L2再次到達顯示單元12的最后一列像素的位置T時，控制單元4會再次依據判斷步驟102的判斷結果，執行實時數據壓縮步驟103。在實時數據壓縮步驟103中，控制單元4利用上述的動態壓縮比，將顯示單元12 中的實時波形曲線L2所對應的波形顯示信號壓縮為趨勢波形顯示信號，用趨勢波形曲線 E2將所述的趨勢波形顯示信號呈現在趨勢波形顯示單元11中。由于在本實施例中，這時的動態壓縮比為2 1，因此，將顯示單元12中的實時波形曲線L2壓縮顯示為顯示單元11中趨勢波形曲線E2時，趨勢波形曲線E2的長度是實時波形曲線L2的長度的1/2。顯示單元11中波形是由趨勢波形曲線El和趨勢波形曲線E2依序連接組成，且， 由趨勢波形曲線El和趨勢波形曲線E2組成的波形已經充滿顯示單元11，即，顯示單元中 11中的趨勢波形曲線El和趨勢波形曲線E2組成的波形已經到達顯示單元11的最后一列像素的位置K。參考圖2、4、7c，在執行完上述的實時數據壓縮步驟103后，波形顯示控制步驟100 將再次返回執行實時數據接收步驟101。控制單元4會繼續不斷地從模數轉換電路3接收新的測量信號，并將接收到的測量信號轉換為波形顯示信號，用實時波形曲線L3呈現在顯示單元12中。當顯示單元12中的波形顯示信號到達預定的像素位置D，S卩、顯示單元11中畫滿了由趨勢波形曲線El和趨勢波形曲線E2構成的波形，且，實時波形曲線L3到達像素位置 D時，控制單元4會依據判斷步驟102的判斷結果，執行壓縮數據壓縮步驟104。在壓縮數據壓縮步驟104中，控制單元4利用一個固定壓縮比，對顯示單元11中顯示的趨勢波形顯示信號進行壓縮，使顯示單元11中的由趨勢波形曲線El和趨勢波形曲線E2構成的波形被壓縮顯示為趨勢波形曲線E3。由于，在本實施例中，固定壓縮比選為2 1，因此，壓縮后形成的趨勢波形曲線E3 的長度為壓縮前的波形長度的一半。在壓縮數據壓縮步驟104中，控制單元4還將當前的動態壓縮比加倍，形成新的動態壓縮比。即，使所述的動態壓縮比由初始值2 1，調整為4 1。參考圖2、4、7d，在執行完上述的壓縮數據壓縮步驟104后，波形顯示控制步驟100 將返回執行實時數據接收步驟101。控制單元4會繼續不斷地從模數轉換電路3接收新的測量信號，并將接收到的測量信號轉換為波形顯示信號，繼續用實時波形曲線L3將所述的波形顯示信號呈現在顯示單元12中。當顯示單元12再次畫滿實時波形曲線L3時，即，實時波形曲線L3到達顯示單元 12的最后一列像素的位置T時，控制單元4會再次依據判斷步驟102的判斷結果，執行實時數據壓縮步驟103。在實時數據壓縮步驟103中，控制單元4利用已經調整過的動態壓縮比，將顯示單元12中的實時波形曲線L3所對應的波形顯示信號壓縮為趨勢波形顯示信號，用趨勢波形曲線E4將所述的趨勢波形顯示信號呈現在趨勢波形顯示單元11中。由于在本實施例中，這個動態壓縮比已經被調整為4 1，因此，控制單元4將顯示單元12中的實時波形曲線L3壓縮顯示為顯示單元11中趨勢波形曲線E4時，趨勢波形曲線E4的長度是實時波形曲線L3的長度的1/4。此時，顯示單元11中的波形是由趨勢波形曲線E3和趨勢波形曲線E4依序連接組成。參考圖2、4、7e，在執行完實時數據壓縮步驟103后，波形顯示控制步驟100將再次返回執行實時數據接收步驟101。控制單元4會繼續不斷地從模數轉換電路3接收新的測量信號，并將接收到的測量信號轉換為波形顯示信號，用實時波形曲線L4呈現在顯示單元 12中。當顯示單元12再次畫滿實時波形曲線L4時，即，實時波形曲線L4到達顯示單元12的最后一列像素的位置T時，控制單元4會再次依據判斷步驟102的判斷結果，執行實時數據壓縮步驟103。在實時數據壓縮步驟103中，控制單元4利用上述的調整后的動態壓縮比，將顯示單元12中的實時波形曲線L4所對應的波形顯示信號壓縮為趨勢波形顯示信號，用趨勢波形曲線E5將其呈現在趨勢波形顯示單元11中。由于在本實施例中，這個動態壓縮比已經被調整為4 1，因此，控制單元4將顯示單元12中的實時波形曲線L4壓縮顯示為顯示單元11中趨勢波形曲線E5時，趨勢波形曲線E5的長度是實時波形曲線L4的長度的1/4。此時，顯示單元11中的波形是由趨勢波形曲線E3、趨勢波形曲線E4和趨勢波形曲線E5依序連接組成。且，由趨勢波形曲線E3、趨勢波形曲線E4和趨勢波形曲線E5依序連接組成的波形已經充滿顯示單元11，S卩，顯示單元中 11中的由趨勢波形曲線E3、趨勢波形曲線E4和趨勢波形曲線E5依序連接組成的波形已經到達顯示單元11的最后一列像素的位置K。參考圖2、4、7f，在執行完上述實時數據壓縮步驟103后，波形顯示控制步驟100將再次返回執行實時數據接收步驟101。控制單元4會繼續不斷地從模數轉換電路3接收新的測量信號，并將接收到的測量信號轉換為波形顯示信號，用實時波形曲線L5呈現在顯示單元12中。當顯示單元12中的波形顯示信號到達預定的像素位置D，S卩、顯示單元11中畫滿了由趨勢波形曲線E3、趨勢波形曲線E4和趨勢波形曲線E5依序連接組成的波形，且，實時波形曲線L5到達像素位置D時，控制單元4會依據判斷步驟102的判斷結果，執行壓縮數據壓縮步驟104。在壓縮數據壓縮步驟104中，控制單元4利用本實施例所述的固定壓縮比，對顯示單元11中顯示的趨勢波形顯示信號進行壓縮，使顯示單元11中的由趨勢波形曲線E3、趨勢波形曲線E4和趨勢波形曲線E5依序連接組成的波形被壓縮顯示為趨勢波形曲線E6。由于，在本實施例中，固定壓縮比選為2 1，因此，壓縮后形成的趨勢波形曲線E6 的長度為壓縮前的波形長度的一半。在壓縮數據壓縮步驟104中，控制單元4再次將當前的動態壓縮比與所述的固定壓縮比加倍，形成新的動態壓縮比。即，使所述的動態壓縮比由當前的4 1調整為8 1。參考圖2、4、7g，在執行完所述的壓縮數據壓縮步驟104后，波形顯示控制步驟100 將返回執行實時數據接收步驟101。控制單元4會繼續不斷地從模數轉換電路3接收新的測量信號，并將接收到的測量信號轉換為波形顯示信號，繼續用實時波形曲線L5將其呈現在顯示單元12中。當顯示單元12再次畫滿實時波形曲線L5時，即，實時波形曲線L5到達顯示單元 12的最后一列像素的位置T時，控制單元4會再次依據判斷步驟102的判斷結果，執行實時數據壓縮步驟103。在實時數據壓縮步驟103中，控制單元4利用已經調整過的動態壓縮比，將顯示單元12中的實時波形曲線L5所對應的波形顯示信號壓縮為趨勢波形顯示信號，用趨勢波形曲線E7將其呈現在趨勢波形顯示單元11中。由于在本實施例中，這個動態壓縮比已經被調整為8 1，因此，控制單元4將顯示單元12中的實時波形曲線L5壓縮顯示為顯示單元11中趨勢波形曲線E7時，趨勢波形曲線E7的長度是實時波形曲線L5的長度的1/8。此時，顯示單元11中的波形是由趨勢波形曲線E6和趨勢波形曲線E7依序連接組成。參考圖2、4、幾，在執行完實時數據壓縮步驟103后，波形顯示控制步驟100將再次返回執行實時數據接收步驟101。控制單元4會繼續不斷地從模數轉換電路3接收新的測量信號，并將接收到的測量信號轉換為波形顯示信號，用實時波形曲線L6呈現在顯示單元 12中。當顯示單元12再次畫滿實時波形曲線L6時，即，實時波形曲線L6到達顯示單元 12的最后一列像素的位置T時，控制單元4會再次依據判斷步驟102的判斷結果，執行實時數據壓縮步驟103。在實時數據壓縮步驟103中，控制單元4利用上述的調整后的動態壓縮比，將顯示單元12中的實時波形曲線L6所對應的波形顯示信號壓縮為趨勢波形顯示信號，用趨勢波形曲線E8將其呈現在趨勢波形顯示單元11中。由于在本實施例中，這個動態壓縮比已經被調整為8 1，因此，控制單元4將顯示單元12中的實時波形曲線L6壓縮顯示為顯示單元11中趨勢波形曲線E8時，趨勢波形曲線E8的長度是實時波形曲線L6的長度的1/8。此時，顯示單元11中的波形是由趨勢波形曲線E6、趨勢波形曲線E7和趨勢波形曲線E8依序連接組成。上面的舉例說明，僅僅用舉例說明的方法，介紹了運行波形顯示控制步驟100的最初的幾個步驟。在本發明所述的實施例中，所述的控制單元4可以連續的長時間運行所述的顯示控制步驟100，萬用表1不僅可以通過顯示單元12，用波形顯示的方式實時的顯示其捕獲到的測量信號，使用戶及時的了解測量信號的幅度變化情況，而且還可以通過顯示單元11，用波形顯示方式顯示其以前捕獲到的測量數據的情況，特別是可以顯示出其以前捕獲到的測量數據的變化過程。在本實施例中，在將顯示單元12中的實時波形曲線壓縮顯示為趨勢波形曲線后。 還對顯示單元12進行清屏操作，以便再次執行實時數據接收步驟101時，可以在顯示單元 12中重新顯示新捕獲到的測量數據的波形顯示信號。在本實施例中，所述的像素位置D是顯示單元12的橫坐標軸χ方向的第10個像素的位置，結合參考圖3，對于不同的應用，也可以選其他的像素位置，比如選擇顯示單元12 的橫坐標軸χ方向的第25個像素的位置作為像素位置D，當然，根據需要，將像素位置D選為顯示單元12的橫坐標軸χ方向的第1個像素，甚至0像素位置也是可以的。根據本發明的精神，本實施例中所述的動態壓縮比也可以選取其他數值，比如，動態壓縮比的初始值選取為4 1。根據本發明的精神，本實施例中所述的固定壓縮比也可以選取其他數值，比如，可以將固定壓縮比選取為4 1。但，需要說明的是當固定壓縮比選取為4 1時，每次在步驟104中改變所述的動態壓縮比時，就要依據所述的固定壓縮比，將所述的動態壓縮比加大4倍。以便在顯示單元11中顯示的所有內容均具有相同的壓縮比。在本實施例中，無論是在實時數據壓縮步驟103中利用動態壓縮比將實時波形曲線壓縮顯示為趨勢波形曲線，還是在壓縮數據壓縮步驟104中利用固定壓縮比壓縮顯示原有的趨勢波形曲線，其數據壓縮的方法可以是多種多樣的，比如可以采用隨機抽選方法、最大值抽選方法、最小值抽選方法、平均值抽選方法等實現數據壓縮。為了更多的保留原有數據的特征，也可以同時并用上述的壓縮顯示方法，比如同時顯示最大值和最小值兩組數據的方法等。在本實施例中，控制電路4是由DSP構成，DSP在軟件控制下，執行所述的測量控制步驟和波形顯示控制步驟100。作為舉例說明，對于不同的應用，控制電路4也可以是有DSP和可編程器件混合構成，如利用DSP實現數字萬用表1的總控制和通信控制等，而利用可編程器件完成測量設備的測量控制、數據存取控制、顯示控制等。在這種情況下，所述的測量控制步驟或波形顯示控制步驟100可以由可編程器件，通過邏輯電路來實現。作為舉例說明，數字萬用表1的控制電路4可以由1個DSP和1個可編程器件構成，在面對大顯示屏、特殊顯示效果、特殊輸入輸出效果、較高測量速度、測量精度或其他更高性能的情況時，控制電路4也可以由多片DSP和可編程器件構成。在上述的舉例說明中，所述的可編程器件是由FPGA構成，在不同的應用環境下， 也可以選用CPLD器件。作為又一舉例說明，控制電路4也可以是由DSP和其他控制電路組成，如由一個 DSP和一個ASIC定制電路連接構成，或有兩個DSP器件構成。本實施例所述的萬用表1，具有如下的特點1)當萬用表1長時間執行大量的測量任務，使得所述的動態壓縮比較高，顯示單元11顯示的趨勢波形變化很慢的時候，用戶仍可以通過觀察顯示單元12中的實時波形了解當前捕獲的信號的波形狀態，而不會出現“盲區”；2)由于沒有極限壓縮率的限制，本實施例所述的萬用表1在長時間的執行大量的測量任務時，可以利用其顯示單元11顯示的趨勢波形曲線，從整體上反映測量數據的幅值變化范圍；3)本實施例所述的萬用表1沿著X軸同時顯示趨勢波形和實時波形，不僅使用戶在同一時間可以觀察到更多有用的信息，直接掌握當前的測量值，而且有益于用戶將當前測量數據與歷史數據相比較，有利于用戶了解當前測量值相對于過去的測量值的變化趨勢，有利于用戶對未來的測量結果進行預測。
1權利要求
1.一種用波形顯示測量結果的數字萬用表， 具有測量單元、顯示單元和控制單元，所述的測量單元用于產生測量數據，所述的控制單元用于依據所述的測量數據，產生一個實時波形顯示數據和一個趨勢波形顯示數據，所述的顯示單元包括一個用于以波形方式顯示趨勢波形顯示數據的趨勢波形顯示單元和一個用于以波形方式顯示實時波形顯示數據的實時波形顯示單元，所述的趨勢波形顯示單元和實時波形顯示單元橫向設置并緊鄰， 其特征在于所述的控制單元還用于判斷是否滿足一個實時波形顯示數據的壓縮條件，在滿足所述的實時波形顯示數據的壓縮條件時，利用一個動態壓縮比，將所述的實時波形顯示數據轉換為所述的趨勢波形顯示數據的一部分；所述的控制單元還用于判斷是否滿足一個趨勢波形顯示數據的壓縮條件，在滿足所述的趨勢波形顯示數據的壓縮條件時，利用一個固定壓縮比，壓縮所述的趨勢波形顯示數據并增加所述的動態壓縮比。
2.根據權利要求1所述的數字萬用表，其特征在于所述的實時波形顯示數據的壓縮條件是所述的實時波形顯示數據的數據量達到一個第一預定值；所述的趨勢波形顯示數據的壓縮條件是所述的實時波形顯示數據的數據量達到一個第二預定值，且所述的趨勢波形顯示數據的數據量達到一個第三預定值時。
3.根據權利要求2所述的數字萬用表，其特征在于 所述的第二預定值為大于1，且小于所述的第一預定值。
4.根據權利要求1、2或3所述的裝置，其特征在于 所述的固定壓縮比為2比1。
5.根據權利要求1、2或3所述的數字萬用表，其特征在于 所述的動態壓縮比的初始數值為2比1。
6.根據權利要求4所述的數字萬用表，其特征在于 所述的動態壓縮比的初始數值為2比1。
7.根據權利要求1、2、3或6所述的數字萬用表，其特征在于所述的控制單元還用于計算所述的測量數據的幅值范圍，當一個新的測量數據的幅值超過原有的幅值范圍時，所述的控制單元依據所述的新的測量數據重新確定一個新的幅值范圍，并對應該新的幅值范圍刷新所述的實時波形顯示數據和趨勢波形顯示數據。
8.根據權利要求4所述的數字萬用表，其特征在于所述的控制單元還用于計算所述的測量數據的幅值范圍，當一個新的測量數據的幅值超過原有的幅值范圍時，所述的控制單元依據所述的新的測量數據重新確定一個新的幅值范圍，并對應該新的幅值范圍刷新所述的實時波形顯示數據和趨勢波形顯示數據。
9.根據權利要求5所述的數字萬用表，其特征在于所述的控制單元還用于計算所述的測量數據的幅值范圍，當一個新的測量數據的幅值超過原有的幅值范圍時，所述的控制單元依據所述的新的測量數據重新確定一個新的幅值范圍，并對應該新的幅值范圍刷新所述的實時波形顯示數據和趨勢波形顯示數據。
全文摘要
一種用波形顯示測量結果的數字萬用表，具有測量單元、顯示單元和控制單元，其中，所述顯示單元包括橫向設置并緊鄰的趨勢波形顯示單元(11)和實時波形顯示單元(12)，在滿足所述實時波形顯示數據的壓縮條件時，利用一個動態壓縮比，將所述實時波形顯示數據轉換為所述的趨勢波形顯示數據的一部分；在滿足所述趨勢波形顯示數據的壓縮條件時，利用一個固定壓縮比，壓縮所述的趨勢波形顯示數據，增加所述的動態壓縮比。本發明所述的數字萬用表，可以長時間執行大量的測量任務，不僅可以利用實時波形曲線(L)實時顯示當前測量信號的波形，不會出現“盲區”，且，可以通過趨勢波形曲線(E)讓用戶了解當前測量信號的變化趨勢，對未來的測量結果進行預測。
文檔編號G01R13/00GK102466745SQ20101053470
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月3日 優先權日2010年11月3日
發明者李維森, 王悅, 王鐵軍 申請人:北京普源精電科技有限公司