1.本实用新型涉及一种检测电路逻辑电平的技术，尤其一种以声响及数码管来指示逻辑电平的测试仪。
背景技术：2.数字电路中，把电压的高低用逻辑电平来表示，逻辑电平包括高电平和低电平这两种。
3.高低电平的判断除了可以用万用电表直接测试电压值从而判断高或低的逻辑值，也可以用一种叫逻辑探头（或者叫逻辑笔）的设备，逻辑探头是可以直接读出逻辑电平高低和脉冲信号有无的一种测试部件。
4.逻辑笔也称逻辑检测探头，它是数字电路中检测各点逻辑状态的常用工具，数字电路中的逻辑状态一般分三种：即高电平“l”、低电平“0”和“高阻态”(悬空)，逻辑状态的测试结果可由发光二极管来显示，也可用发声器来提示，还可用数码发光二极管来显示，通常以发光二极管、数码管等光显示来指示逻辑状态。
5.设计一种以数码管显示“h”或“l”来指示高低电平的逻辑电平测试仪，在以“h”或“l”来指示高低电平的同时，还可以辅之以声响来指示逻辑电平，高音（振荡频率高）对应高逻辑电平，低音（相对振荡频率低）对应低逻辑电平，没有声音表示没有接到电路或高阻态逻辑电平，此时七段数码管没有任何显示。
技术实现要素：6.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、造价低廉、使用可靠的逻辑电平检测技术。
7.为实现上述目的，本实用新型提供一种基于声频及数码管指示的逻辑高低电平测试仪，其包括供电电路、高电平门限值检测电路、低电平门限值检测电路、高音振荡选通电压产生电路、低音振荡选通电压产生电路、高音振荡电路、低音振荡电路、数码管高电平指示驱动电路、数码管低电平指示驱动电路、数码管电路、振荡信号放大电路、喇叭电路，
8.电阻r1、晶体管t1构成所述高电平门限值检测电路，二极管d1、电阻r4构成所述高音振荡选通电压产生电路，与非门n4、电阻r12、电容c2构成所述高音振荡电路，与非门n2、电阻r9、晶体管t4、二极管d4、二极管d5、电阻r7构成所述数码管高电平指示驱动电路，待测电平ui通过电阻r1连接晶体管t1的基极，所述供电电路+5v依次通过晶体管t1的c-e极、正向二极管d1、电阻r4连接工作地，二极管d1、电阻r4的连接点连接与非门n4的13脚，与非门n2的输入端短接，与非门n4的13脚连接与非门n2的输入端，与非门n2的输出端通过电阻r9连接晶体管t4的基极，所述供电电路+5v通过晶体管t4的c-e极连接所述数码管电路ld1的b管脚，所述数码管电路ld1的b管脚、c管脚、g管脚短接，所述数码管电路ld1的e管脚、f管脚短接，所述数码管电路ld1的g管脚依次通过正向二极管d5、电阻r7连接工作地，所述数码管电路ld1的f管脚通过正向二极管d4连接二极管d5的负极，所述数码管电路ld1的dp管脚通
过电阻r8连接工作地，
9.电阻r2、晶体管t2构成所述低电平门限值检测电路，与非门n1构成所述低音振荡选通电压产生电路，与非门n3、电阻r10、电容c1构成所述低音振荡电路，晶体管t3、电阻r5、电阻r6、二极管d2、二极管d3构成所述数码管低电平指示驱动电路，待测电平ui通过电阻r2连接晶体管t2的基极，所述供电电路+5v通过电阻r3连接与非门n1的输入端1脚，与非门n1的输入端1脚、2脚短接，与非门n1的输入端2脚通过晶体管t2的e-c极连接工作地，与非门n1的输出端通过电阻r5连接晶体管t3的基极，与非门n1的输出端同时连接与非门n3的输入端10脚，所述所述数码管电路ld1的e管脚依次通过正向二极管d3、电阻r6、晶体管t3的c-e极连接工作地，所述数码管电路ld1的d管脚通过正向二极管d2连接二极管d3的负极，
10.与非门n3的输出端8脚依次通过电阻r11、电阻r13连接与非门n4的输出端11脚，电阻r11、电阻r13的连接点通过开关s1连接所述振荡信号放大电路晶体管t5的基极，所述供电电路+5v依次通过晶体管t5的c-e极、电阻r14、所述喇叭电路连接工作地。
11.所述高音振荡电路，与非门n4的输出端11脚通过电阻r12连接与非门n4的输入端12脚，与非门n4的12脚通过正向电解电容c2连接工作地。
12.所述低音振荡电路，与非门n3的输出端8脚通过电阻r10连接与非门n3的输入端9脚，与非门n3的9脚通过正向电解电容c1连接工作地。
附图说明
13.附图1、附图2、附图3用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，附图1 是基于声频及数码管指示的逻辑高低电平测试仪原理图；附图2是八段数码管电路；附图3是高频率振荡电路测试点波形图。
具体实施方式
14.这种由发声器或led或数码管指示的逻辑电平测试仪并不鲜见，但现在这个电路却有其新意：它用一个七段数码管进行“高”或“低”电平的显示，并同时用一个小喇叭发出相应音调的音响，电路所用元件皆价格低廉，电路图如图1所示。
15.由图1可见，该电平测试仪包括供电电路、高电平门限值检测电路、低电平门限值检测电路、高音振荡选通电压产生电路、低音振荡选通电压产生电路、高音振荡电路、低音振荡电路、数码管高电平指示驱动电路、数码管低电平指示驱动电路、数码管电路、振荡信号放大电路、喇叭电路。
16.在数字系统中，人们常常采用简易数字显示电路，将测量或运算结果用数码管（led数码管）直接显示出来，以便监视系统工作情况。
17.led数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,七段数码管比八段数码管少一个发光二极管单元（即：少一个小数点dp显示），按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管，如图1所示。
18.共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（com）的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极com接到+5v，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。
19.共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（com）的数码
管，共阴数码管在应用时应将公共极com接到地线gnd上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
20.该逻辑电平测试仪不但利用数码管来指示高低电平，同时可以用音响来指示逻辑电平的高低，高电平对应高频率振荡信号、低电平对应低频率振荡信号，无论高或低频率振荡信号产生电路，皆属于基于斯密特触发器的多谐振荡器，以图1所示的高频率振荡电路为例说明多谐振荡器工作原理。
21.图1中的ic1集成电路的型号为74ls132, 它由4个施密特触发器构成，每个触发器各包含一个2输入与非门，当正极性（上升沿）或负极性（下降沿）信号输入时，触发器在不同的阈值电压翻转，分别称为正向阈值电压u
+
和负向阈值电压u-。电路图1中的n1、n2、n3、n4各属于其中一个斯密特触发器。
22.施密特触发器n4、振荡电容c2、电阻r
12
、构成一个高频率（高音）多谐振荡电路，r
12
构成振荡电容c2的充放电通道。
23.接通电源的瞬间，电容c2相当于短路，即n4输入(12脚)u
n4-12
=0，这时n4输出端（11脚）u
n4-11
为高电平，u
n4-11
经电阻r
12
、给电容c2充电，如图3之u
n4-12
。
24.当电容c2上的电压上升到n4上升沿阈值电压，再增加无穷小值，触发器翻转，n4输出u
n4-11
跳变为低电平，这时，电容c2又通过电阻r
12
放电，当电容c2上的电压下降到下降沿阈值电压，再减小无穷小值，电路又翻转，u
n4-11
又跳变到高电平， 如此周而复始，输出的是连续的方波脉冲，如图3之u
n4-11
。
25.改变电阻r
12
、或改变电容c2的电容量，就可以改变振荡频率，即时间常数τ1=r
12
c2。
26.低频率振荡电路由施密特触发器n3、振荡电容c1、电阻r
10
构成，时间常数τ2=r
10
c1，工作原理与高频率振荡电路相同，c1的容量是c2的2倍，电阻r
12
与r
10
阻值相同。
27.只有一个输入端的施密特触发器，在组成多谐振荡器时，接通电源后就会振荡不停，要想使它停振，就必须切断电源。
28.74ls132是一种有两个输入端的施密特触发器，它增加了一个选通输入端，用它组成多谐振荡器时，就可以方便地控制它振荡或停振，当选通控制端为低电平“0”时，输出将保持高电平不变，多谐振荡器不能起振；只有在选通输入端为高电平“1”时，多谐振荡器才能产生振荡，在实际电路中的应用就灵活多了。
29.n4的另一个输入端（13脚）以及n3的另一个输入端（10脚）即是可控制多谐振荡电路的选通输入端，n4的选通输入端（13脚）电压由高音振荡选通电压产生电路即二极管d1提供，d1是否导通，由高电平门限值检测电路晶体管t1决定；n3的选通输入端（10脚）电压由低音振荡选通电压产生电路即斯密特触发器n1提供，斯密特触发器n1的输入端低电平，由低电平门限值检测电路晶体管t2决定。
30.逻辑电平测试仪工作原理：当测试仪接通电源时，数码管的小数点dp点亮，显示该仪器处于备用状态，如果不是此种情况，或当有一个不确定的信号（高阻或输入信号不确定）加在测试仪输入端上，此时除显示小数点外，数码管的其余笔画都没有点亮，而且喇叭也不发出声响。
31.若输入信号为逻辑“0”，数码管显示出“l”，喇叭发出低音调声响；当输入信号为逻辑“1”时，数码管显示出“h”，同时喇叭发出一个音调比刚才低音调高8度的声响。
32.根据图1可以明白本电路的工作原理，当输入信号是“1”时，高电平门限值检测电
路晶体管t1导通，使得斯密特触发器n2的输入电压值高于触发器的正向阈值电压u
+
，该触发器n2的输出反转为“0”；同时低电平门限值检测电路晶体管t2（pnp管）是截止的，当然触发器n1的输入电压也高于触发器的正向阈值电压u
+
，因此触发器n1的输出也为逻辑“0”。
33.此时触发器n1、n2的输出皆为“0”，开关晶体管t3、t4两管都截止，共阳极数码管ld1的b、c、g笔画对应的发光二极管通过二极管d5、电阻r7产生导通电流，点亮以上b、c、g笔画，同时e、f笔画对应发光二极管通过二极管d4、电阻r7产生导通电流，点亮以上e、f笔画，这时数码管显示“h”字符。
34.同时由于晶体管t1导通，供电电压通过t1、高音振荡选通电压产生电路二极管d1产生的高电平为高音振荡电路n4的13脚提供选通电压，高音振荡电路产生多谐振荡信号通过限流电阻r
13
、开关s1，经振荡信号放大电路t5电流放大，驱动喇叭发声。
35.当输入信号为逻辑“0”时，高电平门限值检测电路晶体管t1截止，使得斯密特触发器n2的输入电压值低于触发器的负向阈值电压u-，该触发器n2的输出反转为“1”；同时，低电平门限值检测电路晶体管t2导通，触发器n1的输入电压也低于触发器的负向阈值电压u-，因此触发器n1的输出也反转为逻辑“1”。
36.此时触发器n1、n2的输出皆为“1”，开关晶体管t3、t4两管都导通，t4的发射极电压上升，共阳极数码管ld1的b、c、g笔画对应的发光二极管失去导通电流，熄灭；由于t3导通，d笔画发光二极管通过二极管d2、电阻r6、导通的晶体管t3产生导通电流，点亮d笔画，同时e笔画发光二极管通过二极管d3、电阻r6、导通的晶体管t3产生导通电流，点亮e笔画，f笔画发光二极管仍然通过二极管d4、电阻r7产生导通电流，点亮f笔画，故这时数码管显示“l”字符。
37.同时由于晶体管t2导通，t2的发射极低电平通过低音振荡选通电压产生电路触发器n1产生的高电平为低音振荡电路n3的10脚提供选通电压，低音振荡电路产生多谐振荡信号通过限流电阻r
11
、开关s1，经振荡信号放大电路t5电流放大，驱动喇叭发声。
38.如果输入脉冲幅值不确定（0.8v~2.15v之间，高阻）或是输入端开路，高电平门限值检测电路t1、低电平门限值检测电路t2这两个输入晶体管都截止，触发器n1的输出此时为逻辑“0”，触发器n2的输出为逻辑“1”，因此数码管ld1的八个笔画，除了小数点笔画dp仍然通过电阻r8点亮，其余的7个笔画a、b、c、d、e、f、g皆没有电流流过，故7个笔画皆熄灭。
39.总结一下两个振荡电路选通信号的问题，在低电平时，n3的10脚（选通端）输入由n1的输出激励；在高电平时，n4的13脚（选通端）输入直接由t1通过二极管d1激励。
40.如果需要的话，喇叭可由开关s1接通，如需要长时间有声响，开关s1可以省去，而把开关两端短接起来，若您对音调过于不敏感，可以将反馈电阻r
10
和r
12
用大约220ω预置电位器和大约250ω预置电位器代替，以便按您的特定要求调整音频频率。
技术特征：1.一种基于声频及数码管指示的逻辑高低电平测试仪，其特征在于：所述测试仪包括供电电路、高电平门限值检测电路、低电平门限值检测电路、高音振荡选通电压产生电路、低音振荡选通电压产生电路、高音振荡电路、低音振荡电路、数码管高电平指示驱动电路、数码管低电平指示驱动电路、数码管电路、振荡信号放大电路、喇叭电路，电阻r1、晶体管t1构成所述高电平门限值检测电路，二极管d1、电阻r4构成所述高音振荡选通电压产生电路，与非门n4、电阻r12、电容c2构成所述高音振荡电路，与非门n2、电阻r9、晶体管t4、二极管d4、二极管d5、电阻r7构成所述数码管高电平指示驱动电路，待测电平ui通过电阻r1连接晶体管t1的基极，所述供电电路+5v依次通过晶体管t1的c-e极、正向二极管d1、电阻r4连接工作地，二极管d1、电阻r4的连接点连接与非门n4的13脚，与非门n2的输入端短接，与非门n4的13脚连接与非门n2的输入端，与非门n2的输出端通过电阻r9连接晶体管t4的基极，所述供电电路+5v通过晶体管t4的c-e极连接所述数码管电路ld1的b管脚，所述数码管电路ld1的b管脚、c管脚、g管脚短接，所述数码管电路ld1的e管脚、f管脚短接，所述数码管电路ld1的g管脚依次通过正向二极管d5、电阻r7连接工作地，所述数码管电路ld1的f管脚通过正向二极管d4连接二极管d5的负极，所述数码管电路ld1的dp管脚通过电阻r8连接工作地，电阻r2、晶体管t2构成所述低电平门限值检测电路，与非门n1构成所述低音振荡选通电压产生电路，与非门n3、电阻r10、电容c1构成所述低音振荡电路，晶体管t3、电阻r5、电阻r6、二极管d2、二极管d3构成所述数码管低电平指示驱动电路，待测电平ui通过电阻r2连接晶体管t2的基极，所述供电电路+5v通过电阻r3连接与非门n1的输入端1脚，与非门n1的输入端1脚、2脚短接，与非门n1的输入端2脚通过晶体管t2的e-c极连接工作地，与非门n1的输出端通过电阻r5连接晶体管t3的基极，与非门n1的输出端同时连接与非门n3的输入端10脚，所述数码管电路ld1的e管脚依次通过正向二极管d3、电阻r6、晶体管t3的c-e极连接工作地，所述数码管电路ld1的d管脚通过正向二极管d2连接二极管d3的负极，与非门n3的输出端8脚依次通过电阻r11、电阻r13连接与非门n4的输出端11脚，电阻r11、电阻r13的连接点通过开关s1连接所述振荡信号放大电路晶体管t5的基极，所述供电电路+5v依次通过晶体管t5的c-e极、电阻r14、所述喇叭电路连接工作地。2.根据权利要求1所述的一种基于声频及数码管指示的逻辑高低电平测试仪，其特征在于：所述高音振荡电路，与非门n4的输出端11脚通过电阻r12连接与非门n4的输入端12脚，与非门n4的12脚通过正向电解电容c2连接工作地。3.根据权利要求1所述的一种基于声频及数码管指示的逻辑高低电平测试仪，其特征在于：所述低音振荡电路，与非门n3的输出端8脚通过电阻r10连接与非门n3的输入端9脚，与非门n3的9脚通过正向电解电容c1连接工作地。
技术总结本实用新型公开了一种基于声频及数码管指示的逻辑高低电平测试仪，包括供电电路、高电平门限值检测电路、低电平门限值检测电路、高音振荡选通电压产生电路、低音振荡选通电压产生电路、高音振荡电路、低音振荡电路、数码管高电平指示驱动电路、数码管低电平指示驱动电路、数码管电路、振荡信号放大电路、喇叭电路，该设计的特征是以数码管显示“H”或“L”来指示高低电平的逻辑电平测试仪，在以“H”或“L”来指示高低电平的同时，还可以辅之以声响来指示逻辑电平，高音（振荡频率高）对应高逻辑电平，低音（相对振荡频率低）对应低逻辑电平，没有声音表示没有接到电路或高阻态逻辑电平，此时七段数码管没有任何显示。数码管没有任何显示。数码管没有任何显示。
技术研发人员：崔建国 宁永香 崔燚
受保护的技术使用者：山西工程技术学院
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/7/5
