专利名称：一种集中模拟被测设备环境量的装置及其方法
技术领域：
本发明属于测试领域，更具体地说是一种集中模拟被测设备各种环境量的方法和装置。
背景技术：
在现有技术中，环境集中监控设备是一种用于通讯设备环境监控的多功能�？椋渥酆霞闪硕允�、温度、水淹、防盗以及烟雾等环境量在内的多种检测功能。而在对这些功能的研发过程中，则需要就不同环境量对该环境集中监控设备分别进行多次的测试。同时为了最全面地测试这些功能，在每次测试过程中均需要制造各种类型的环境量激励。在现有的测试过程中，通常通过环境传感器作为环境动力集中监控设备的激励输入源，因此测试中需要各种不同的传感器，同时需要制造各种类型的环境量传递给传感器，例如需要制造0％-100％的不同空气湿度，然后需要制造-10-40度的不同环境温度，还需要制造水淹、需要制造不同浓度的烟雾等等，因而各环境量的模拟形成需要非常大的工作量，而且非常繁琐。
在实际测试中因为不同的传感器没有集成在一起，传感器混杂容易造成测试失误影响测试效率，而且传感器测试环境的搭建也非常麻烦。
同时这些环境量的制造存在以下的困难1.制造比较困难，有些环境量无法控制，如烟雾浓度。
2.可以制造的环境量不能覆盖测试所需要的范围。例如无法制造0％的湿度，同样，制造-10度的温度非常困难。
上述现有技术的缺陷大大影响了对环境集中监控设备的测试效率和产品质量的提高，同时因为测试所用的某些环境传感器使用寿命次数很�。泊蟠笤黾恿瞬馐缘某杀�。
由此可见，现有技术存在着明显缺陷，有待于进一步改进和发展。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种集中模拟被测环境量的方法和装置，通过该方法和装置，可以很方便地制造环境集中监控设备需要的各种激励源，也即各种环境信号量，使得环境集中监控设备的测试变得简单、方便，大大提高测试效率和质量，同时大大降低测试的成本。
本发明的技术方案为一种集中模拟被测设备环境量的装置，其包括一电路单板，以及一电源，提供给该电路单板的工作所需要电压；在该电路单板上还设置有多个开关，该多个开关分别控制各模拟环境量的设定和输出；一方波生成器电路，所述方波生成器电路由放大器、电阻、电容组成；一处理器，用于接受所述开关的控制，处理并控制输出环境量的模拟环境信号；多个接口，所述模拟环境信号通过该多个接口输入所述被测试设备中。
所述的装置，其中，所述电路单板上还包括有一D/A转换器，用于由所述处理器接受所述开关控制后发送控制信号给该D/A转换器，由该D/A转换器转换成相应电压的模拟值。
所述的装置，其中，所述各模拟环境量至少包括湿度、温度、烟雾、水淹和防盗，并且模拟湿度为模拟信号，模拟温度遵循1-wire协议，模拟烟雾为方波信号，模拟水淹和防盗为开关信号，各信号分别通过湿度接口、温度接口、烟雾接口、水淹接口以及防盗接口输入所述被测设备。
所述的装置，其中，所述温度接口的信号直接来自于温度传感器。
所述的装置，其中，所述湿度的模拟信号由其中一第二开关经所述处理器控制湿度量值，由一第一开关湿度控制信号的关断；并由一第三开关控制温度的量值。
所述的装置，其中，所述模拟烟雾的方波信号通过设置所述处理器的计数器方式产生，并由一第四开关控制所述方波信号的关断。
所述的装置，其中，所述模拟水淹和防盗的开关信号直接由一第五开关形成，并由该第五开关控制该开关信号的关断。
所述的装置，其中，所述第二～第四开关为编码开关。
一种集中模拟被测设备环境量的方法，其包括以下步骤a)该处理器开始运行，由多个开关的各种控制信号输入该处理器；b)所述处理器判断该控制信号控制的模拟信号类别，根据该模拟信号类别的不同进行不同处理；c)所述处理器处理完每一控制信号对应的操作后，返回并继续读入下一控制信号。
所述的方法，其中，所述步骤b)中所述处理器根据不同控制信号可选择下述不同处理步骤b1)如果所述控制信号是开关信号，由一第五开关控制，用于模拟水淹和防盗，则将该开关信号直接从水淹接口或防盗接口输出到所述被测设备；b2)如果所述控制信号是烟雾信号，由一第四开关控制，则由一方波生成器生成方波从所述烟雾接口输出的方波信号；b3)如果所述控制信号是模拟信号，由一第一开关和第二开关控制，则所述处理器读入要设置的模拟电压对应的数值，进行数据的处理，并将该数据送给一D/A转换器，该D/A转换器转换为模拟湿度的模拟电压从所述湿度接口输出；b4)如果所述控制信号是温度信号，由一第三开关控制，则所述处理器读入要设置的温度对应的数值，直接进行数据处理，然后从所述温度接口输出到所述被测设备；
所述第二～第四开关为编码开关。
所述的方法，其中，所述步骤b4)中对温度的模拟量直接通过一温度传感器获得，而不经过所述处理器。
所述的方法，其中，所述模拟温度信号的过程还包括以下步骤b41)初始化芯片内寄存器，温度控制信号同时连接有一个普通I/O口和INT1口；b42)当该INT1口接收到下降沿后，通过在该INT1中断子程序中设置跳转，跳到计算低电平长度的程序段执行；b43)判断低电平的长度是否大于一预定时间长，如是则发送传感器在位信号，并在发送传感器在位信号前关闭该INT1中断功能，发送完该传感器在位信号后开启该INT1中断功能；否则循环判断本步骤；b44)读入所述被测设备的温度读取指令，如果有，则将所述温度控制信号的数值读入所述处理器，并通过温度信号管脚输出模拟的温度信号；b45)所述处理器读取温度指令和发送温度信号都遵循1-wire协议，读取温度指令时通过所述INT1中断检测每一位数据的开始标志，发送所述温度信号前关闭掉该INT1的中断功能，发送完后再打开。
所述的方法，其中，所述步骤b44)中所述温度信号包括低位和高位，该低位表示温度值，高位表示温度的正负，并且输出时先发送该温度信号的低位字节，再发送高位字节。
所述的方法，其中，所述模拟湿度信号的过程包括以下步骤b31)所述处理器接收到所述第一开关的中断信号进入中断子程序；b32)所述处理器从对应端口读入所述第二开关设置的湿度量值；b33)所述处理器设置所述D/A转换器片选信号为有效；b34)所述处理器通过串口发送所述湿度量值给所述D/A转换器；b35)清除该D/A转换器的片选信号。
所述的方法，其中，所述步骤b34)还包括以下步骤
b341)所述第二开关设定的湿度量值为8比特，该8比特做为高位，低位补0；b342)设置所述串口发送数据标识为1，所述处理器从该串口发送所述湿度量值的高位到所述D/A转换器，然后等待该串口发送数据标识变为0；b343)在所述串口发送数据标识为0后，所述处理器从该串口发送所述湿度量值的低位到所述D/A转换器。
所述的方法，其中，所述串口发送数据标识的改变由该串口中断中，当串口发送完数据后，自动跳入一串口中断子程序完成。
本发明提供的一种集中模拟被测设备环境量的装置及其方法，由于采用将各种环境量用软硬件模拟产生，克服了现有技术中模拟环境量制造困难、麻烦、不方便的缺点，本发明的模拟环境集中监控设备测试效率高，简单且成本低。
附图中，图1是本发明的集中模拟被测设备环境量的方法步骤示意图；图2是本发明的集中模拟被测设备环境量的装置的硬件连接示意图；图3是本发明方法的主程序流程示意图；图4是本发明方法中对湿度模拟的中断子程序的流程示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述本发明的一种集中模拟被测设备环境量的装置及其方法，其核心思想是分析环境集中监控设备所监控的各种环境激励输入源的信号本质，通过软件和硬件的方式模拟这些信号，同时用软件和硬件的方式控制这些信号的大小、强弱以及信号的传输模式，从而达到比实际模拟实验更好的完全模拟传感器的各种输出信号的效果。
在各种环境激励，即环境量，水淹、防盗信号为开关信号，烟雾信号为方波信号，具体地可以使用1KHz的方波信号，湿度信号为模拟信号，温度信号遵循1-wire协议。
本发明的集中模拟被测设备环境量的装置，如图2所示的，包括以下几部分一电源，可提供本发明单板工作所需要的5V电压；电源可使用电源�？锳STEC_4805S，为本装置提供工作所需的5V电源，由-48V电源转换而得。
一处理器，用于电路控制；所述处理器可使用AT89C52。
一接口部分，包括多个输出接口，包括湿度接口，温度接口，烟雾接口，水淹接口和防盗接口，分别直接通过线缆与被测设备输入接口相连接，用于将传感器信号或模拟传感信号输入该被测设备。
多个开关，其中包括第一开关1～第五开关5，所述第一开关1用于控制模拟信号也即湿度模拟信号的输出；该第一开关1连接到所述处理器的中断端口。所述第二开关2连接到所述处理器的输入端口，用来设置待模拟的湿度量值。所述第三开关3也连接到所述处理器的另一输入端口，用来设置待模拟的温度量值。所述第四开关4受所述处理器控制，用于控制方波信号，也即烟雾信号的输出。所述第五开关5直接产生控制开关信号，也即水淹和防盗信号的输出。
一方波生成器，为一产生方波信号的电路。该方波生成器可以由放大器、电阻、电容组成；所述方波信号也可以通过设置所述处理器的计数器的工作方式产生。所述方波生成器或所述处理器的计数器产生的方波信号都经所述第四开关进行关断控制，向烟雾接口输出该方波的烟雾模拟信号。
所述处理器，用来接收所述第二开关2、第三开关3设置的温度或者湿度量值，该处理器处理后将所述湿度量值发送给一D/A转换器，将所述温度量值直接从温度接口输出温度信号给所述被测设备。
所述D/A转换器，与所述处理器通讯连接，将所述处理器送来的信号转换成相应电压的模拟值，模拟湿度传感器对湿度的感知信号。
本发明的集中模拟被测设备环境量的装置，还设置有一温度传感器，可以直接使用该温度传感器，或者通过上述第三开关3和所述处理器共同模拟温度传感器的感知信号。该温度传感器的输出和所述处理器输出的模拟温度信号选择其一输出到所述温度接口。
本发明装置的所述第一开关1可使用50mA12VDC单刀单掷黑色圆柄复位轻触开关，连接所述处理器的中断端口INT0。按此轻触开关后，所述处理器即接收到中断信号，执行中断子程序，输出模拟湿度信号。所述第二开关2和第三开关3则可使用八位平拨编码开关，分别连接到所述处理器的端口P2、P0，通过设置该八位平拨编码开关各位的开关状态，所述处理器就可以从该P2、P0端口读入八位(bit)的二进制数值。所述第四开关4可使用两位平拨编码开关，其一路接所述处理器的T2口，另一路接所述方波产生电路，该两路同时接所述烟雾接口，可以通过打开该第二开关2编码开关的某一路来选择用处理器的计数器来产生烟雾信号，或者选择用方波产生电路产生烟雾信号。所述第五开关5可使用两个扭子开关，扭子开关的两端分别接地和5V电压，通过扳动该扭子开关在0V和5V间进行切换来输出门禁防盗、水淹所需要的开关信号。所述D/A转换器可使用LTC1655，将所述处理器输入的16位串行数字转换为相应的模拟电压。所述温度传感器可以使用DS18S20，或者用所述处理器和所述第三开关3来模拟温度传感器DS18S20的工作原理。所述温度传感器的输出和所述处理器输出的温度信号通过0欧姆的电阻进行跳线在两者中选择其一。所述接口器件采用RJ45，完成本装置各环境量的输出接口和所述被测设备的连接。
需要说明的是，上述具体量值为本发明的一较佳实施例而已，不能因此而限制本发明的专利保护范围。
本发明的所述各待测环境量的模拟方法，如图1所示的，其对所述处理器主要包括以下几个步骤第一步所述处理器开始运行，接受各种来自所述多个开关的控制信号的输入。
第二步所述处理器判断该控制信号的类别，如果该控制信号是开关信号，则将该开关信号直接从端口即水淹接口或防盗接口输出；如果该控制信号是烟雾信号，则从端口输出1KHz的方波信号，该方波信号可以由一方波生成器产生，也可以由所述处理器的计数器生成；如果该控制信号是模拟信号，则所述处理器读入来自所述第二开关2所设置的模拟电压所对应的湿度量值，进行数据的处理，然后将处理后数据送给所述D/A转换器，该D/A转换器将转换后的模拟电压从所述湿度接口输出；如果所述控制信号是温度信号，则所述处理器读入所述第三开关设置的温度量值，并进行数据处理，然后从所述温度接口输出。
第三步所述处理器处理完每一控制信号对应的操作后，返回并继续读入下一控制信号。
本发明方法的软件部分的处理如图3和图4所示。图3是所述处理器主程序流程图，主要以模拟DS18S20产生模拟温度信号的程序流程。
其执行的步骤为1、所述处理器初始化片内寄存器。打开INT0、INT1的中断功能，打开串口中断功能；设置中断优先级；设置串口为0工作方式；设置INT0、INT1均为下降沿触发；设置计数器T2为波特率工作方式；并设置该波特率的频率。
2、所述温度控制信号同时连接所述处理器的一个普通I/O口和INT1口。
3、当所述INT1口接收到下降沿后，通过在INT1中断子程序中设置的跳转，跳到计算低电平长度的程序段执行；如果低电平的长度大于一预定时间段，如480us，则发送传感器在位信号。在发送传感器在位信号前关闭所述INT1中断功能，发送完传感器在位信号后开启该INT1中断功能。
4、读入所述被测设备的温度读取指令，如果接收到，则将端口P0的数值读入所述处理器，经处理后通过模拟温度信号的管脚输出。因为模拟温度信号是16位数值，低八位表示温度值，高八位表示温度的正负；而在实际上，因为实际测试中用7位表示温度值已经可以满足测试需要，因此可在编码开关中的低7位用于设置温度绝对值，最高位用于设置温度的正负。
5、所述处理器先发送温度的低位字节，再发送高位字节。
6、读取温度指令和发送温度信号都遵循1-wire协议。读取所述温度指令时通过INT1检测低电平的到来，即每一位数据的开始标志；而发送所述温度信号前关闭掉INT1的中断功能，发送完后再打开。
如图4所示是本发明方法中的所述INT0中断子程序流程图，即实现湿度功能的流程图。
湿度传感器LTC1655接收的数据为16位的串行数据，而编码开关只能设置8位数据，对测试中用8位数据作为5V模拟电压的精度已经足够了，因此可以用编码开关设置的8位数据作为高位，低位补充为0。需要分两次发送该串行数据给所述D/A转换器。串口标识F0的清除是在串口中断子程序中完成的，在开启了串口中断功能后，当串口发送完数据后，就会自动跳入串口中断子程序，对该串口标识F0进行改变。其具体执行步骤如下a、所述处理器接收到轻触开关即所述第一开关1的中断信号进入中断子程序；b、所述处理器从端口P2读入所述第二开关2所设置的8bit数值；c、所述处理器设置所述D/A转换器的片选信号为有效；d、所述处理器设置其串口发送标识F0＝1；e、所述处理器从该串口发送高位字节；f、等待F0变为0；
g、在F0＝0时，所述处理器从所述串口发送低位字节，该低位字节为0；h、等待F0为0i、所述处理器清除该D/A转换器的片选信号。
如上为本发明方法的模拟各环境量的方法步骤，本发明方法根据不同环境量的不同特点，相应地有效模拟了环境湿度、温度、烟雾、水淹和防盗等不同环境量，只需将本发明装置通过连线连接所述被测设备，则无需实际实验等费时费工的操作，简单，费用低。
应当指出的是，对本领域普通技术人员来说可以根据本发明的技术构思加以改变或等同替换，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种集中模拟被测设备环境量的装置，其包括一电路单板，以及一电源，提供给该电路单板的工作所需要电压；在该电路单板上还设置有多个开关，该多个开关分别控制各模拟环境量的设定和输出；一方波生成器电路，所述方波生成器电路由放大器、电阻、电容组成；一处理器，用于接受所述开关的控制，处理并控制输出环境量的模拟环境信号；多个接口，所述模拟环境信号通过该多个接口输入所述被测试设备中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电路单板上还包括有一D/A转换器，用于由所述处理器接受所述开关控制后发送控制信号给该D/A转换器，由该D/A转换器转换成相应电压的模拟值。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述各模拟环境量至少包括湿度、温度、烟雾、水淹和防盗，并且模拟湿度为模拟信号，模拟温度遵循1-wire协议，模拟烟雾为方波信号，模拟水淹和防盗为开关信号，各信号分别通过湿度接口、温度接口、烟雾接口、水淹接口以及防盗接口输入所述被测设备。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述温度接口的信号直接来自于温度传感器。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述湿度的模拟信号由其中一第二开关经所述处理器控制湿度量值，由一第一开关湿度控制信号的关断；并由一第三开关控制温度的量值。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述模拟烟雾的方波信号通过设置所述处理器的计数器方式产生，并由一第四开关控制所述方波信号的关断。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述模拟水淹和防盗的开关信号直接由一第五开关形成，并由该第五开关控制该开关信号的关断。
8.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述第二～第四开关为编码开关。
9.一种如权利要求1所述的集中模拟被测设备环境量的方法，其包括以下步骤a)该处理器开始运行，由多个开关的各种控制信号输入该处理器；b)所述处理器判断该控制信号控制的模拟信号类别，根据该模拟信号类别的不同进行不同处理；c)所述处理器处理完每一控制信号对应的操作后，返回并继续读入下一控制信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中所述处理器根据不同控制信号可选择下述不同处理步骤b1)如果所述控制信号是开关信号，由一第五开关控制，用于模拟水淹和防盗，则将该开关信号直接从水淹接口或防盗接口输出到所述被测设备；b2)如果所述控制信号是烟雾信号，由一第四开关控制，则由一方波生成器生成方波从所述烟雾接口输出的方波信号；b3)如果所述控制信号是模拟信号，由一第一开关和第二开关控制，则所述处理器读入要设置的模拟电压对应的数值，进行数据的处理，并将该数据送给一D/A转换器，该D/A转换器转换为模拟湿度的模拟电压从所述湿度接口输出；b4)如果所述控制信号是温度信号，由一第三开关控制，则所述处理器读入要设置的温度对应的数值，直接进行数据处理，然后从所述温度接口输出到所述被测设备；所述第二～第四开关为编码开关。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤b4)中对温度的模拟量直接通过一温度传感器获得，而不经过所述处理器。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述模拟温度信号的过程还包括以下步骤b41)初始化芯片内寄存器，温度控制信号同时连接有一个普通I/O口和INT1口；b42)当该INT1口接收到下降沿后，通过在该INT1中断子程序中设置跳转，跳到计算低电平长度的程序段执行；b43)判断低电平的长度是否大于一预定时间长，如是则发送传感器在位信号，并在发送传感器在位信号前关闭该INT1中断功能，发送完该传感器在位信号后开启该INT1中断功能；否则循环判断本步骤；b44)读入所述被测设备的温度读取指令，如果有，则将所述温度控制信号的数值读入所述处理器，并通过温度信号管脚输出模拟的温度信号；b45)所述处理器读取温度指令和发送温度信号都遵循1-wire协议，读取温度指令时通过所述INT1中断检测每一位数据的开始标志，发送所述温度信号前关闭掉该INT1的中断功能，发送完后再打开。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤b44)中所述温度信号包括低位和高位，该低位表示温度值，高位表示温度的正负，并且输出时先发送该温度信号的低位字节，再发送高位字节。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述模拟湿度信号的过程包括以下步骤b31)所述处理器接收到所述第一开关的中断信号进入中断子程序；b32)所述处理器从对应端口读入所述第二开关设置的湿度量值；b33)所述处理器设置所述D/A转换器片选信号为有效；b34)所述处理器通过串口发送所述湿度量值给所述D/A转换器；b35)清除该D/A转换器的片选信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述步骤b34)还包括以下步骤b341)所述第二开关设定的湿度量值为8比特，该8比特做为高位，低位补0；b342)设置所述串口发送数据标识为1，所述处理器从该串口发送所述湿度量值的高位到所述D/A转换器，然后等待该串口发送数据标识变为0；b343)在所述串口发送数据标识为0后，所述处理器从该串口发送所述湿度量值的低位到所述D/A转换器。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述串口发送数据标识的改变由该串口中断中，当串口发送完数据后，自动跳入一串口中断子程序完成。
全文摘要
本发明的一种集中模拟被测设备环境量的装置及其方法，该装置包括一电路单板，以及一电源，提供给该电路单板的工作所需要电压；在该电路单板上还设置有多个开关，该多个开关分别控制各模拟环境量的设定和输出；一方波生成器电路，所述方波生成器电路由放大器、电阻、电容组成；一处理器，用于接受所述开关的控制，处理并控制输出环境量的模拟环境信号；多个接口，所述模拟环境信号通过该多个接口输入所述被测试设备中。本发明的装置及其方法由于采用将各种环境量用软硬件模拟产生，克服了现有技术中模拟环境量制造困难、麻烦、不方便的缺点，本发明的模拟环境集中监控设备测试效率高，简单且成本低。
文档编号G01M99/00GK1621800SQ200310112368
公开日2005年6月1日 申请日期2003年11月28日 优先权日2003年11月28日
发明者高昕 申请人:中兴通讯股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
