CN104574904A - 基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的系统和方法。包括智能手机、仪器接口无线转换器，仪器接口无线转换器连接在测量仪器的输出端口，测量仪器的输出信号通过仪器接口无线转换器与智能手机以WI-FI无线网络连接，传输测量数据，智能手机获得测量数据后在手机图形界面上显示，不同的测量仪器对应有不同的WI-FI无线网络，智能手机切换WI-FI无线网络来连接不同的测量仪器。本发明使科研工作者可快捷地利用智能手机通过无线方式获取测量数据，并在多台仪器的情况下也能轻松的获取各个仪器的测量数据，实现仪器数据接口从有线到无线的转换，并将智能手机作为无线终端，实现测量数据的快速获取。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据读取的系统和方法，尤其是涉及了一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的系统和方法，利用智能手机对测量仪器的测量数据进行接收，并由仪器接口无线转换器完成智能手机与测量仪器之间的无线连接。
背景技术
测量仪器是科研、生产工作中必不可少的工具，不同类型、不同厂商的仪器的数据传输接口各不相同，常见的有通用接口总线（GPIB）、通用串行总线（USB）、RS-232串行物理接口等。以通用接口总线（GPIB）为例，它是惠普公司于1965年设计的用于连接计算机与外部仪器设备的一种总线标准，并于1975年被接收为IEEE标准448，由于其高速的转换速率，这种接口总线应用于如示波器、频谱仪、矢量网络分析仪等各类仪器中。
测量仪器需要利用数据线与计算机连接来传输测量数据，科研工作者在这一过程经常需要搬动仪器或计算机，用数据线连接两者，而数据线的长度经常限制了科研工作者的活动空间，而多台仪器时更会造成连线杂乱等问题，所以科研人员迫切地需要一种快速获取测量数据的方法。
发明内容
为了解决目前科研工作者在使用测量仪器过程中获取测量数据的不便，如：连接仪器数据线时需要搬运仪器、多台仪器时造成连线杂乱的问题，本发明的目的在于提供一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的系统和方法，利用仪器接口无线转换器使智能手机与仪器之间建立WI-FI无线网络连接，用装有数据接收软件的智能手机发送控制命令从而获取测量数据。
本发明采用的技术方案是：
一、一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的系统：
包括智能手机、仪器接口无线转换器，仪器接口无线转换器连接在测量仪器的输出端口，测量仪器的输出信号通过仪器接口无线转换器与智能手机以WI-FI无线网络连接，传输测量数据，智能手机获得测量数据后在手机图形界面上显示，不同的测量仪器对应有不同的WI-FI无线网络，智能手机切换WI-FI无线网络来更换连接不同的测量仪器。
所述的仪器接口无线转换器包括微控制单元、WI-FI模块、接口驱动器、数据接口以及用于供电的电源模块，微控制单元经接口驱动器与数据接口连接，微控制单元与WI-FI模块连接；数据接口连接到测量仪器的输出端口，测量仪器的测量数据经数据接口传输到微控制单元中，经微控制单元发送到WI-FI模块，产生WI-FI无线信号，WI-FI无线信号由智能手机的WI-FI无线模块接收。
所述的测量仪器为示波器、矢量网络分析仪、频谱仪、标量网络分析仪或者矢量信号分析仪。
所述的数据接口为通用接口总线（GPIB）、通用串行总线（USB）或者RS-232串行物理接口。
二、一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的方法：
1）将测量仪器的输出端口连接仪器接口无线转换器；
2）通过仪器接口无线转换器与智能手机之间以WI-FI无线网络连接，传输测量数据；
3）智能手机获得测量数据后，以文本格式将数据存入手机内存中，同时在手机图形界面上显示。
所述的仪器接口无线转换器包括微控制单元、WI-FI模块、接口驱动器、数据接口以及用于供电的电源模块，微控制单元经接口驱动器与数据接口连接，微控制单元与WI-FI模块连接；数据接口连接到测量仪器的输出端口，测量仪器的测量数据经数据接口传输到微控制单元中，经微控制单元发送到WI-FI模块，产生WI-FI无线信号，WI-FI无线信号由智能手机的WI-FI无线模块接收。
所述的测量仪器为示波器、矢量网络分析仪、频谱仪、标量网络分析仪或者矢量信号分析仪。
所述的数据接口为通用接口总线（GPIB）、通用串行总线（USB）或者RS-232串行物理接口。
本发明具有的有益效果是：
本发明利用智能手机、仪器接口无线转换器提供了一种便携的测量数据获取解决方案，任何智能手机的拥有者均可以通过安装数据接收仪器接口无线转换器，在任何场合对一台或多台测量仪器快捷地进行测量数据的获取；
本发明便于在科研人员测试时从测量仪器中得到测量数据，不再需要使用数据线连接仪器与计算机，进而解决了科研工作者获取测量数据时的诸多不便；
进一步的，利用对仪器接口无线转换器WI-FI无线网络名称的设定，使不同仪器都有对应的无线网络，切换智能手机连接的WI-FI无线网络便能连接不同测量仪器并获得测量数据，这样可以短时间内对多台仪器完成测量数据的获取工作。
进一步的，本发明获得的测量数据将以文本的格式存入手机中，并在手机界面的网格图形界面动态实时的显示测量波形，供研究参考。
附图说明
图1是本发明一种实施例的系统连接框图。
图2是以GPIB接口为例的仪器接口无线转换器示意图。
图3是本发明实施例的智能手机界面示意图。
图4是本发明实施例获取的测量数据波形误差分析示意图。
图中：智能手机1.1、仪器接口无线转换器1.2，测量仪器1.3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明的系统包括智能手机1.1、仪器接口无线转换器1.2，仪器接口无线转换器1.2连接在测量仪器1.3的输出端口，测量仪器的输出信号通过仪器接口无线转换器1.2与智能手机1.1以WI-FI无线网络连接，传输测量数据，智能手机1.1获得测量数据后在手机图形界面上显示，不同的测量仪器对应有不同的WI-FI无线网络，智能手机1.1切换WI-FI无线网络来更换连接不同的测量仪器。
如图2所示，仪器接口无线转换器1.2包括微控制单元、WI-FI模块、接口驱动器、数据接口以及用于供电的电源模块，微控制单元经接口驱动器与数据接口连接，微控制单元与WI-FI模块连接，电源模块分别连接微控制单元、WI-FI模块和接口驱动器；数据接口连接到测量仪器的输出端口，测量仪器的测量数据经数据接口传输到微控制单元中，经微控制单元发送到WI-FI模块，产生WI-FI无线信号，WI-FI无线信号由智能手机1.1的WI-FI无线模块接收。
本发明的测量仪器采用常见测量仪器，优选的为示波器、矢量网络分析仪、频谱仪、标量网络分析仪、矢量信号分析仪等常见测量仪器。
数据接口采用以下但不限于：通用接口总线GPIB、通用串行总线USB或者RS-232串行物理接口。
本发明利用仪器接口无线转换器，完成测量数据的接收、处理、无线发送，可使智能手机与仪器之间建立WI-FI无线网络连接，进而实现测量数据的无线读取，而不需要传统的利用IEEE488、USB或网络线等有线读取方式。
利用智能手机安装有用于数据接收的软件，向测量仪器针对不同接口类型、不同厂商的仪器发送相对应的控制信号，即可快捷地接收测量数据并以文本格式存入手机内存中，同时在软件的图形界面上显示数据。
具体实施中，可利用对WI-FI无线网络名称的设定，使不同仪器都有对应不同无线网络名称的无线网络，使得切换智能手机连接的WI-FI无线网络便能同时连接不同仪器并获得数据。
本发明的系统的测量方法如下：
1）将测量仪器1.3的输出端口连接仪器接口无线转换器1.2；
2）通过仪器接口无线转换器1.2与智能手机1.1之间以WI-FI无线网络连接，传输测量数据；
3）智能手机1.1获得测量数据后，以文本格式将数据存入手机内存中，同时在手机图形界面上显示。
仪器接口无线转换器1.2包括微控制单元、WI-FI模块、接口驱动器、数据接口以及用于供电的电源模块，微控制单元经接口驱动器与数据接口连接，微控制单元与WI-FI模块连接，电源模块分别连接微控制单元、WI-FI模块和接口驱动器；数据接口连接到测量仪器的输出端口，测量仪器的测量数据经数据接口传输到微控制单元中，经微控制单元发送到WI-FI模块，产生WI-FI无线信号，WI-FI无线信号由智能手机1.1的WI-FI无线模块接收。
本发明的测量仪器采用常见测量仪器，优选的为示波器、矢量网络分析仪、频谱仪、标量网络分析仪、矢量信号分析仪等常见测量仪器。
数据接口为通用接口总线GPIB、通用串行总线USB或者RS-232串行物理接口。
本发明的实施例如下：
如图1所示，本发明利用GPIB仪器接口无线转换器与支持GPIB接口的仪器1.3相连，实施例中以Agilent 8722ES矢量网络分析仪为实施对象，将原来矢量网络分析仪的GPIB数据端口转换为无线端口，通过WI-FI无线网络即可将智能手机1.1与该转换器连接，从而完成控制命令的发送与测量数据的接收。
如图2所示，GPIB仪器接口无线转换器包括电源模块、微控制单元、WI-FI模块、GPIB接口驱动器和GPIB数据接口五个部分。其中WI-FI模块采用RAK411芯片，该芯片自带发射和接收天线，可建立矢量网络分析仪的WI-FI无线网络，与智能手机建立通讯，负责控制命令与测量数据的接收发送；微控制单元采用ATmega164PA芯片，微控制单元是WI-FI模块信号和GPIB信号的中转站，负责矢量网络分析仪的控制信号与测量数据的处理；GPIB接口驱动器采用DS75160A和DS75161A芯片，负责将微控制单元的晶体管-晶体管逻辑电平转换为GPIB标准的电平，完成两种电平之间的转换，在微控制单元与GPIB数据接口之间建立连接；GPIB数据接口则可直接插入矢量网络分析仪的GPIB端口，完成通用仪器接口无线转换器与仪器的连接；最后电源模块为各个有源模块提供电源。
如图3所示，首先在安装有数据接收软件的智能手机中打开WI-FI无线网络，并连接仪器的仪器接口无线转换器。然后打开软件，在选择仪器类型3.2的下拉菜单中选择仪器的类型，在横线3.3显示仪器名称，以矢量网络分析仪为例，然后点击接收数据按键3.4，智能手机会通过WI-FI向矢量网络分析仪发送之前预设的数据接收控制信号，矢量网络分析仪收到命令后将会通过仪器接口无线转换器发送测量数据，这时智能手机将接收测量数据，并把数据以文本格式存入手机中，另一方面软件的网格图形界面3.1会显示相应的测量数据波形。
如图4所示，实施例利用Agilent 8722ES矢量网络分析仪对某单极子天线的S11进行测量，其中实线是利用仪器通过数据线连接电脑的传统方法获得的测量数据波形图，虚线是利用本发明的无线读取系统和方法获得的测量数据波形图。本发明获取的测量数据波形与传统方法十分相近，误差小于1.5%，由此可见本发明的系统及方法具有较好的准确性与实用性。
具体实施中可以利用Eclipse软件对Android系统手机建立数据接收软件，如果是IOS系统手机，可以用IOS SDK建立数据接收软件。
由于不同接口类型、不同厂商的仪器输出数据所对应的控制信号不同，图3中选择仪器类型3.2的下拉菜单中每种仪器都预存了特定的控制信号，按下图3接收数据按键3.4就接收不同仪器的实验数据。如果有新增仪器，只需在增加仪器类型和相应的控制信号即可。
在多台测量仪器情况下，在每台测量仪器的GPIB端口中插入一个GPIB仪器接口无线转换器，利用图2中微控制单元对WI-FI模块的WI-FI无线网络名称进行设定，使各个仪器都有对应的WI-FI无线网络名称。获取不同仪器测量数据时，需要切换智能手机连接的WI-FI网络以连接不同仪器并获得数据，这样可短时间内对多台仪器完成测量数据的获取工作。
如果要从其他接口类型的测量仪器中获取测量数据，只需将GPIB仪器接口无线转换器中的GPIB接口驱动器和GPIB数据接口改为相应接口类型的驱动器和数据接口即可。
由此，本发明利用智能手机、仪器接口无线转换器提供了一种便携的测量数据获取解决方案，任何拥有智能手机的人均可以通过安装数据接收仪器接口无线转换器，在任何场合对一台或多台测量仪器快捷地进行测量数据的获取；便于在科研测试时从测量仪器中得到测量数据，解决了诸多不便，具有显著的技术效果。
Claims (8)
1. 一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的系统，其特征在于：包括智能手机（1.1）、仪器接口无线转换器（1.2），仪器接口无线转换器（1.2）连接在测量仪器（1.3）的输出端口，测量仪器的输出信号通过仪器接口无线转换器（1.2）与智能手机（1.1）以WI-FI无线网络连接，传输测量数据，智能手机（1.1）获得测量数据后在手机图形界面上显示，不同的测量仪器对应有不同的WI-FI无线网络，智能手机（1.1）切换WI-FI无线网络来更换连接不同的测量仪器。
2. 根据权利要求1所述的一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的系统，其特征在于：所述的仪器接口无线转换器（1.2）包括微控制单元、WI-FI模块、接口驱动器、数据接口以及用于供电的电源模块，微控制单元经接口驱动器与数据接口连接，微控制单元与WI-FI模块连接；数据接口连接到测量仪器的输出端口，测量仪器的测量数据经数据接口传输到微控制单元中，经微控制单元发送到WI-FI模块，产生WI-FI无线信号，WI-FI无线信号由智能手机（1.1）的WI-FI无线模块接收。
3. 根据权利要求1所述的一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的系统，其特征在于：所述的测量仪器为示波器、矢量网络分析仪、频谱仪、标量网络分析仪或者矢量信号分析仪。
4. 根据权利要求2所述的一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的系统，其特征在于：所述的数据接口为通用接口总线、通用串行总线或者RS-232串行物理接口。
5. 一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的方法，其特征在于：
1）将测量仪器（1.3）的输出端口连接仪器接口无线转换器（1.2）；
2）通过仪器接口无线转换器（1.2）与智能手机（1.1）之间以WI-FI无线网络连接，传输测量数据；
3）智能手机（1.1）获得测量数据后在手机图形界面上显示。
6. 根据权利要求5所述的一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的方法，其特征在于：所述的仪器接口无线转换器（1.2）包括微控制单元、WI-FI模块、接口驱动器、数据接口以及用于供电的电源模块，微控制单元经接口驱动器与数据接口连接，微控制单元与WI-FI模块连接；数据接口连接到测量仪器的输出端口，测量仪器的测量数据经数据接口传输到微控制单元中，经微控制单元发送到WI-FI模块，产生WI-FI无线信号，WI-FI无线信号由智能手机（1.1）的WI-FI无线模块接收。
7. 根据权利要求5所述的一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的方法，其特征在于：所述的测量仪器为示波器、矢量网络分析仪、频谱仪、标量网络分析仪或者矢量信号分析仪。
8. 根据权利要求6所述的一种基于智能手机的无线读取测量仪器测量数据的方法，其特征在于：所述的数据接口为通用接口总线、通用串行总线或者RS-232串行物理接口。
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