專利名稱：直線位移式數(shù)顯量具用數(shù)字顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種測(cè)量顯示器件，具體為直線位移式數(shù)顯量具用數(shù)字顯示器。
現(xiàn)有的直線位移式數(shù)顯量具用數(shù)字顯示器包括檢測(cè)運(yùn)算電器、時(shí)鐘電路、操作控制電路、筆劃譯碼器、位選擇譯碼器及顯示器件(見

圖1)，這種數(shù)顯器可廣泛應(yīng)用于各種直線位移式數(shù)顯量具，如游標(biāo)卡尺、高度尺、機(jī)床數(shù)顯標(biāo)尺等，變刻度式量具為數(shù)字式，可以直接從顯示器上讀出測(cè)量數(shù)據(jù)。國際上以瑞士塞爾維克(SyLVAC)公司產(chǎn)品為代表的上述數(shù)字顯示器已使用十余年，國內(nèi)以上海量具廠為代表采用全仿制塞爾維克公司產(chǎn)品亦有三余年歷史。上述產(chǎn)品的基本技術(shù)特征為數(shù)字顯示輸出只受電源控制，一旦接入電源，數(shù)字顯示不息；功率消耗基本保持不變，無論量具處于工作或非工作狀態(tài)。也就是說，只要電源接通，無論量具工作與否，數(shù)字顯示不息，功耗不變。顯然，這種產(chǎn)品存在一個(gè)量具不工作狀態(tài)下的功率消耗問題。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種改進(jìn)型直線位移式數(shù)顯量具用數(shù)字顯示器，使得量具工作狀態(tài)被自動(dòng)判別、非工作狀態(tài)下自動(dòng)關(guān)顯示并自動(dòng)降低功率消耗。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，即在檢測(cè)運(yùn)算電路、時(shí)鐘電路、操作控制電路、位選擇譯碼器、筆劃譯碼器及顯示器件的構(gòu)成基礎(chǔ)上加上一個(gè)功耗自動(dòng)控制電路，包括測(cè)量數(shù)據(jù)比較器、定時(shí)計(jì)數(shù)器、顯示消隱控制及時(shí)鐘頻率控制電路。功耗自動(dòng)控制的具體方案為測(cè)量數(shù)據(jù)比較器取測(cè)量數(shù)據(jù)相鄰兩顯示周期的指定位信號(hào)進(jìn)行異或比較，得出測(cè)量數(shù)據(jù)是否變化信號(hào)，即量具是否工作信號(hào)，該信號(hào)送至定時(shí)計(jì)數(shù)器的清零端決定計(jì)數(shù)器是否清零。如比較結(jié)果，相鄰兩顯示周期的數(shù)據(jù)不等，則比較器輸出清零信號(hào)R＝1，將定時(shí)計(jì)數(shù)器請(qǐng)零；如被比較的兩數(shù)據(jù)不變，則比較器輸出無效清零信號(hào)R＝0，定時(shí)計(jì)數(shù)器保持計(jì)數(shù)狀態(tài)。如在一定時(shí)間T內(nèi)，連續(xù)輸出無效清零信號(hào)R＝0，則定時(shí)計(jì)數(shù)器連續(xù)計(jì)數(shù)至計(jì)數(shù)滿，定時(shí)計(jì)數(shù)器末端輸出一個(gè)L＝0信號(hào)，此時(shí)判定量具處于非工作狀態(tài)；否則，計(jì)數(shù)器將不斷被清零而達(dá)不到計(jì)數(shù)滿值，定時(shí)計(jì)數(shù)器末端輸出一個(gè)L＝1信號(hào)這就表示量具處于工作狀態(tài)。顯示消隱控制電路是采用計(jì)數(shù)器狀態(tài)信號(hào)L與數(shù)據(jù)刷新顯示前的短暫消隱信號(hào)P相“與”輸出新的消隱信號(hào)G，其中G＝L·P，當(dāng)計(jì)數(shù)滿時(shí)、L＝0、G＝0，強(qiáng)迫顯示進(jìn)入并保持消隱，即強(qiáng)迫關(guān)顯示；計(jì)數(shù)未滿，L＝1、G＝P，執(zhí)行原來的刷新顯示消隱功能。定時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)狀態(tài)信號(hào)L與計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)K相“與”送計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖輸入端，當(dāng)L＝0時(shí)，切斷計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖K的輸入，使得量具在非工作狀態(tài)下計(jì)數(shù)器保持計(jì)數(shù)滿狀態(tài)不變，從而保持L＝0信號(hào)輸出不變。計(jì)數(shù)器狀態(tài)信號(hào)L送時(shí)鐘頻率控制電路，控制時(shí)鐘頻率信號(hào)或時(shí)鐘頻率二分頻信號(hào)的發(fā)送，即F＝Lf＋Lf1(其中f為電絡(luò)時(shí)鐘信號(hào)，f1＝ (f)/2 ，為時(shí)鐘信號(hào)的二分頻信號(hào)，F(xiàn)為時(shí)鐘頻率控制電路的輸出信號(hào))，當(dāng)L＝1時(shí)，即量具處于工作狀態(tài)，F(xiàn)＝f發(fā)送正常時(shí)鐘頻率信號(hào)，當(dāng)L＝0時(shí)，即量具處于非工作狀態(tài)，F(xiàn)＝f1，這時(shí)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率減半。由于直線位移式數(shù)顯量具用數(shù)字顯示器系使用動(dòng)態(tài)電路工作，而動(dòng)態(tài)電路的功耗與工作頻率成正比，本顯示器的功耗自動(dòng)控制就是通過定時(shí)計(jì)數(shù)器輸出的狀態(tài)信號(hào)L控制電路的工作頻率減半而達(dá)到的。由于顯示器的功耗包括電路功耗、顯示功耗和線路板漏電功耗，本實(shí)用新型通過頻率控制和關(guān)顯示，只能控制電路功耗和顯示功耗，而不能控制線路板的漏電功耗，因此顯示器在關(guān)顯示狀態(tài)下功耗約為工作狀態(tài)下功耗的70％左右。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)為1、操作結(jié)束經(jīng)復(fù)零經(jīng)過T延時(shí)后，(T為定時(shí)計(jì)數(shù)器達(dá)到計(jì)數(shù)滿值所需時(shí)間，由選用的時(shí)鐘頻率決定)，顯示自動(dòng)關(guān)閉，顯示器處于維持狀態(tài)，并自動(dòng)控制功耗降低至操作時(shí)功耗的70％左右；2、操作重新開始，顯示自動(dòng)恢復(fù)，并進(jìn)入工作狀態(tài)，功耗恢復(fù)為正常功耗；
3、功耗節(jié)約的效果可計(jì)算如下設(shè)量具每天連續(xù)工作六小時(shí)，工作電流為a，維持狀態(tài)的電流為b，則現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品因操作與否皆處于工作狀態(tài)，即b＝a，所以每天的功耗為W1＝24a；本顯示器因維持狀態(tài)功耗只及工作狀態(tài)的70％，即b＝0.7a、所以每天的功耗為W2＝6a＋18b＝18.6a∴ (W2)/(W1) ＝ 18.6/24 ＝77.5％、即每天節(jié)約功耗22.5％。
4、在上述特點(diǎn)下，對(duì)產(chǎn)品應(yīng)用可作兩種選擇①保持產(chǎn)品工作功耗指標(biāo)不變，則相同的供電電池在本顯示器中使用壽命可比原產(chǎn)品使用壽命延長(zhǎng)22.5％；②保持電池的使用壽命不變，則可降低對(duì)產(chǎn)品工作功耗的指標(biāo)，從而提高產(chǎn)品的合格率，降低產(chǎn)品的銷售價(jià)、有利于大面積的推廣應(yīng)用。
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品的框圖；圖2為本實(shí)用新型的框圖；圖3為測(cè)量數(shù)據(jù)比較器的電路圖4為定時(shí)計(jì)數(shù)器的電路圖；圖5為顯示消隱控制電路圖；圖6為時(shí)鐘頻率控制電路圖。
其中1、2、3、4為CMOS傳輸門實(shí)施例由檢測(cè)運(yùn)算電路、時(shí)鐘電路、操作控制電路、筆劃譯碼器、位選擇譯碼器、功耗自動(dòng)控制電路及顯示器件構(gòu)成本實(shí)施例的框圖(見圖2)、功耗自動(dòng)控制電路包括測(cè)量數(shù)據(jù)比較器、定時(shí)計(jì)數(shù)器、顯示消隱控制及時(shí)鐘頻率控制電路。測(cè)量數(shù)據(jù)比較器主要包括一個(gè)異或門和由四個(gè)以指定位位選信號(hào)為控制信號(hào)的CMOS傳輸門構(gòu)成的數(shù)據(jù)輸入通道組成，(見圖3)，其中門1、門2和門3、門4分別與兩個(gè)串接的非門構(gòu)成兩個(gè)串聯(lián)的傳輸單元，門2、門4分別并接在上述兩串接非門的兩端起到自保持作用，門1、門3和門2、門4的控制信號(hào)互補(bǔ)。測(cè)量數(shù)據(jù)相鄰兩顯示周期的指定位信號(hào)及其非信號(hào)分別從上述數(shù)據(jù)輸入通道傳輸?shù)絻蓚鬏攩卧椭廉惢蜷T的輸入端進(jìn)行異或比較。本實(shí)施例選用顯示器件第二位位選信號(hào)W2作CMOS門的控制信號(hào)，以測(cè)量數(shù)據(jù)第二位二進(jìn)制碼的D0位作比較對(duì)象，相鄰兩顯示周期的D0及D0通過上述數(shù)據(jù)通道分別被送到異或門的輸入端進(jìn)行比較，得到測(cè)量數(shù)據(jù)是否變化的結(jié)果。比較器的輸出R＝
(其中、D0A·D0B分別為相鄰兩顯示周期的D0信號(hào))，當(dāng)D0A＝D0B時(shí)，即兩顯示周期測(cè)量數(shù)據(jù)不變，R＝0，送定時(shí)計(jì)數(shù)器的清零端，為無效清零信號(hào)，定時(shí)計(jì)數(shù)器保持計(jì)數(shù)狀態(tài)，如果在一定時(shí)間T內(nèi)，連續(xù)輸出R＝0，則定時(shí)計(jì)數(shù)器連續(xù)計(jì)數(shù)至計(jì)數(shù)滿，此時(shí)計(jì)數(shù)器末端發(fā)出一個(gè)計(jì)數(shù)滿信號(hào)L＝0，判定量具處于非工作狀態(tài)，否則D0A≠D0B、即DOA＝D0B，則R＝1，送定時(shí)計(jì)數(shù)器清零端，計(jì)數(shù)器被清零，其末端輸出一個(gè)L＝1信號(hào)，判定量具處于工作狀態(tài)。定時(shí)計(jì)數(shù)器是由8位D觸發(fā)器連成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，見圖4，其末端接一個(gè)由D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)狀態(tài)觸發(fā)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿時(shí)，計(jì)數(shù)狀態(tài)觸發(fā)器輸出L＝0判定量具處非工作狀態(tài)，否則L＝1，判定量具處工作狀態(tài)。L＝0信號(hào)有三個(gè)作用①強(qiáng)迫消隱，即顯示消隱控制電路是由定時(shí)計(jì)數(shù)器狀態(tài)信號(hào)L與數(shù)據(jù)刷新顯示前的短暫消隱信號(hào)P相“與”構(gòu)成輸出一個(gè)新的消隱信號(hào)G，(見圖5)，即G＝L·P，當(dāng)L＝0時(shí)，強(qiáng)迫顯示進(jìn)入并保持消隱，即強(qiáng)迫關(guān)顯示，反之將執(zhí)行原來的刷新顯示消隱功能，圖5中的Rs觸發(fā)器為抗干擾所設(shè)；②切斷定時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖K的輸入，見圖4、CK＝K·L，在非工作狀態(tài)下、CK＝0，使定時(shí)計(jì)數(shù)器保持計(jì)數(shù)滿狀態(tài)，即保持L＝0信號(hào)輸出不變；③迫使電路時(shí)鐘頻率減半，即時(shí)鐘頻率控制器包括一個(gè)由D觸發(fā)器構(gòu)成的時(shí)鐘頻率二分頻電路，(見圖6)，時(shí)鐘頻率控制器的輸出F＝Lf＋Lf1(f1＝ (f)/2 ，f為原電路時(shí)鐘)，在量具處于非工作狀態(tài)時(shí)，F(xiàn)＝f1，迫使系統(tǒng)時(shí)鐘頻率降低一倍。
本實(shí)施例選用基本時(shí)鐘頻率的192K分頻作定時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入脈沖，根據(jù)上述定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作原理，可計(jì)算定時(shí)計(jì)數(shù)器的定時(shí)時(shí)間T如下設(shè)系統(tǒng)工作的基本時(shí)鐘頻率為f，則定時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖K的頻率fk＝f／192K計(jì)數(shù)脈沖K的周期tk＝1／fk＝192k／f∵定時(shí)計(jì)數(shù)器由8位D觸發(fā)器連成，T＝256tk∴T＝256×192k／f＝256×192×1024／f＝50331648／f本顯示器選用f＝185KHZ∴定時(shí)計(jì)數(shù)器的定時(shí)時(shí)間T＝50331648／185k＝272秒＝4.5分即當(dāng)選用基本時(shí)鐘頻率f＝185KHZ時(shí)，約經(jīng)四分半鐘，量具皆不被操作，則顯示器進(jìn)入自動(dòng)關(guān)顯示狀態(tài)并自動(dòng)降低顯示器的功耗。
權(quán)利要求1.一種直線位移式數(shù)顯量具用數(shù)字顯示器，主要包括檢測(cè)運(yùn)算電路、時(shí)鐘電路、操作控制電路、筆劃譯碼器、位選擇譯碼器及顯示器件，其特征在于有一個(gè)由測(cè)量數(shù)據(jù)比較器、定時(shí)計(jì)數(shù)器、顯示消隱控制及時(shí)鐘頻率控制電路組成的功耗自動(dòng)控制電路，測(cè)量數(shù)據(jù)比較器取測(cè)量數(shù)據(jù)相鄰兩顯示周期指定位信號(hào)進(jìn)行異或比較，其結(jié)果送定時(shí)計(jì)數(shù)器的清零端，定時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿信號(hào)與顯示數(shù)據(jù)刷新前的短暫消隱信號(hào)相“與”，強(qiáng)迫并保持顯示消隱(即關(guān)顯示)；計(jì)數(shù)滿信號(hào)與定時(shí)計(jì)數(shù)器的定時(shí)計(jì)數(shù)脈沖相“與”，切斷計(jì)數(shù)脈沖的輸入；計(jì)數(shù)滿信號(hào)送時(shí)鐘頻率控制電路，控制系統(tǒng)時(shí)鐘頻率減半。
2.如權(quán)利要求1所述的直線位移式數(shù)顯量具用數(shù)字顯示器，其特征在于所述的測(cè)量數(shù)據(jù)比較器的異或門數(shù)據(jù)輸入通道主要由四個(gè)以指定位位選信號(hào)為控制信號(hào)的CMOS傳輸門構(gòu)成，其中門1、門2和門3、門4分別與兩個(gè)串接的非門構(gòu)成兩個(gè)串聯(lián)的傳輸單元，門2、門4分別并接在上述兩串接非門的兩端起自保持作用，門1、門3和門2、門4的控制信號(hào)互補(bǔ)，相鄰兩顯示周期的指定位數(shù)據(jù)信號(hào)及其非信號(hào)分別從上述輸入通道傳輸?shù)絻蓚€(gè)傳輸單元，送到異或門的輸入端進(jìn)行比較。
3.如權(quán)利要求1所述的直線位移式數(shù)顯量具用數(shù)字顯示器，其特征在于所述的定時(shí)計(jì)數(shù)器是由8位D觸發(fā)器構(gòu)成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其末端接一由D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)狀態(tài)觸發(fā)器。
4.如權(quán)利要求1所述的直線位移式數(shù)顯量具用數(shù)字顯示器，其特征在于所述的時(shí)鐘頻率控制器包括一個(gè)時(shí)鐘二分頻電路，時(shí)鐘信號(hào)或時(shí)鐘二分頻信號(hào)的發(fā)送受控于計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)信號(hào)。
專利摘要一種直線位移式數(shù)顯量具用數(shù)字顯示器，包括檢測(cè)及運(yùn)算電路、時(shí)鐘電路、操作控制電路、筆劃譯碼器、位選擇譯碼器，其特征在于有一個(gè)功耗自動(dòng)控制電路，能夠自動(dòng)判別顯示器是否工作，并在非工作狀態(tài)下自動(dòng)關(guān)顯示并自動(dòng)將功耗降低至正常工作功耗的70％左右。
文檔編號(hào)G01B21/02GK2072212SQ9021221
公開日1991年2月27日 申請(qǐng)日期1990年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月8日
發(fā)明者王昌純, 花海安 申請(qǐng)人:合肥微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究所