CN113639681A - 一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪，属于计量用品。一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪，包括主印刷电路板、电脑端、手机端和主尺；主印刷电路板上设有控制模块、副印刷电路板和位移传感器；蓝牙芯片设置在副印刷电路板上；所述控制模块与位移传感器数据连接；所述控制模块与蓝牙芯片数据连接；所述蓝牙芯片分别与电脑端和手机端数据连接；所述控制模块和主印刷电路板数据连接。本发明适用于数显量具量仪技术领域，包括数显卡尺、数显千分尺、数显量表和数显传感器等多种数显量具，以及数显高度规、数显测高仪、数显粗糙度仪和数显轮廓仪等多种数显测量仪器。

Description

一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪
技术领域
本发明属于计量用品，涉及一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪。
背景技术
目前，支持蓝牙4技术标准的蓝牙芯片已经被应用在多种数显量具量仪上。数显量具量仪内置或外接蓝牙发射器，能与安装了接收器的计算机或智能手机建立蓝牙无线连接。通过在接收端下载软件或手机APP实现测量数据的单向无线传输。但由于需要配备外置发射器或接收器，或必须下载相应软件来接受测量数据，因此增加了数据无线采集的复杂性。由于支持蓝牙4技术标准的蓝牙芯片功耗较大，造成数显量具量仪配置的纽扣电池无法支持蓝牙芯片的持续工作以及扩展应用，目前数显量具量仪与智能终端智能只能实现数据单向从数显量具量仪传输到上位机，无法实现数据的交互传输或通过上位机对数显量具量仪发送指令并执行。因此目前市场上带蓝牙无线传输功能的数显量具量仪无法充分发挥蓝牙无线传输的功能特点，也无法被充分应用于到类似在线测量体系或无人工厂等场景中去。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪，包括主印刷电路板、电脑端、手机端和主尺；
主印刷电路板上设有控制模块、副印刷电路板和位移传感器；
蓝牙芯片设置在副印刷电路板上；
所述控制模块与位移传感器数据连接；
所述控制模块与蓝牙芯片数据连接；
所述蓝牙芯片分别与电脑端和手机端数据连接；
所述控制模块和主印刷电路板数据连接。
可选的，所述副印刷电路板上还设有蓝牙接口、蓝牙芯片、引导装载模块和调试接口；所述蓝牙接口和蓝牙芯片分别通过蓝牙与信息服务接口、电源服务接口、及时服务接口、HID服务接口和固件升级接口连接；
所述引导装载模块通过蓝牙与固件升级接口连接；
可选的，所述副印刷电路板上还设有串口通讯接口一、电源端、蓝牙引脚和蓝牙程序端；
所述副印刷电路板与应用模块数据连接；
所述应用模块上设有蓝牙代理库、测量算法模块、开关接口和串口通讯接口二；
所述串口通讯接口一和串口通讯接口二数据连接；
所述测量算法模块运行的测量算法为：
对于相对测量的数显量具量仪：
将测量起点设置为0位，有R＝n×A+B；
其中，R为测量结果；A为定栅栅条之间的距离；n为测量经过的栅条数量，为整数；B为测量终点与最后经过的一个栅条之间的距离，0<B≤A；
对于绝对测量的数显量具量仪：
有R＝S-Z；
其中，R为测量结果；S为相对于物理零位的距离；Z为测量起始被设置为0点的实际相对于物理零位的距离。
可选的，所述蓝牙接口还通过蓝牙分别与蓝牙服务接口、信息服务接口、电源服务接口、及时服务接口和HID服务接口连接；
可选的，所述引导装载模块还通过蓝牙与固件升级接口数据连接；
可选的，所述手机端上还设有APP程序接口，分别与蓝牙服务接口、信息服务接口连接；
可选的，所述HID服务接口还与电脑端通过蓝牙连接。
本发明的有益效果在于：本发明通过将含有蓝牙芯片的迷你印刷版集成到所述主印刷电路板上，使得蓝牙数显量具量仪无需任何外接设备就可以与电脑或智能手机建立蓝牙无线连接，测量数据可以直接通过微软Excel软件传输到电脑或APP程序接口。通过对蓝牙数显量具量仪进行地址编码可以实现多个蓝牙数显量具量仪同时向上位机进行数据远距离传输。低功率蓝牙芯片的使用大大提高了数显量具量仪电池的使用寿命及蓝牙功能的频繁使用。蓝牙芯片具备复杂计算的处理能力，从而可以实现通过智能手机或智能终端同时对多台蓝牙数显量具量仪进行远程参数设定及数据搜集，使得蓝牙数显量具量仪可被应用于无人在线测量及无人工厂等智能制造的场景。本发明适用于数显量具量仪技术领域，包括数显卡尺，数显千分尺，数显量表，数显传感器等多种数显量具量仪。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明系统图；
图2为复合结构设计模型；
图3为蓝牙服务结构设计图。
附图标记：1-主印刷电路板、2-控制模块、3-蓝牙芯片、4-副印刷电路板、5-电脑端、6-手机端、7-主尺、8-位移传感器、9-调试接口、10-开关接口、11-信息服务接口、12-电源服务接口、13-及时服务接口、14-HID服务接口、15-固件升级接口、16-蓝牙接口、18-引导装载模块、20-应用模块、21-电源端、22-蓝牙引脚、23-蓝牙程序端、24-蓝牙代理库、25-测量算法模块、27-串口通讯接口一、28-串口通讯接口二、29-蓝牙服务接口、41-APP程序接口。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供了一种内置蓝牙带无线传输功能的数显量具量仪，该蓝牙数显量具量仪包括可以相对移动的主尺和游尺。所述主尺为机械测量结构以及贴在主尺表面的各类位移传感器的定栅。所述游尺为固定在所述机械测量结构上壳体，以及安装在所述壳体内集成了蓝牙芯片3的主印刷电路板1和LCD显示屏组件。所述主印刷电路板1上包含位移传感器芯片，测量算法模块，微型控制模块，蓝牙芯片3。所述蓝牙芯片3包含支持低功耗蓝牙技术V标准的蓝牙芯片3和天线及用于降低蓝牙芯片3功耗的标准电子元器件。
如图1所示，一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪，包括主印刷电路板1、电脑端5、手机端6和主尺7；
主印刷电路板1上设有控制模块2、副印刷电路板4和位移传感器8；
蓝牙芯片3设置在副印刷电路板4上；
所述控制模块2与位移传感器8数据连接；
所述控制模块2与蓝牙芯片3数据连接；
所述蓝牙芯片3分别与电脑端5和手机端6数据连接；
所述控制模块2和主印刷电路板1数据连接。
如图2所示，副印刷电路板4上还设有蓝牙接口16、蓝牙芯片3、引导装载模块18和调试接口9；所述蓝牙接口16和蓝牙芯片3分别通过蓝牙与信息服务接口11、电源服务接口12、及时服务接口13、HID服务接口14和固件升级接口15连接；所述引导装载模块18通过蓝牙与固件升级接口15连接；
所述副印刷电路板4上还设有串口通讯接口一27、电源端21、蓝牙引脚22和蓝牙程序端23；
所述副印刷电路板4与应用模块20数据连接；
所述应用模块20上设有蓝牙代理库24、测量算法模块25、开关接口10和串口通讯接口二28；
所述串口通讯接口一27和串口通讯接口二28数据连接；
所述测量算法模块25中运行的测量算法为：
对于相对测量的数显量具量仪：
将测量起点设置为0位，有R＝n×A+B；
其中，R为测量结果；A为定栅栅条之间的距离；n为测量经过的栅条数量，为整数；B为测量终点与最后经过的一个栅条之间的距离，0<B≤A；
对于绝对测量的数显量具量仪：
有R＝S-Z；
其中，R为测量结果；S为相对于物理零位的距离；Z为测量起始被设置为0点的实际相对于物理零位的距离。
如图3所示，所述蓝牙接口16还通过蓝牙分别与蓝牙服务接口29、信息服务接口11、电源服务接口12、及时服务接口13和HID服务接口14连接；
所述引导装载模块18还通过蓝牙与固件升级接口15数据连接；
所述手机端6上还设有APP程序接口41，分别与蓝牙服务接口29、信息服务接口11连接；
所述HID服务接口14还与电脑端5通过蓝牙连接。
将所述副印刷电路板4集成焊接到各种数显量具量仪的所述主印刷电路板1上，建立电路连接。
开发蓝牙芯片3的驱动程序，用于将集成在所述副印刷电路板4上的蓝牙芯片3与各种数显量具量仪的所述主印刷电路板1上控制模块2建立通讯连接。
开发蓝牙芯片3与数显组件的控制模块2之间的数据交互程序，实现MCU可以将测量数据传通过蓝牙芯片3传输到外部接受设备，同时蓝牙芯片3也可以从外部设备接受到的指令信息传输到控制模块2。
将数显量具量仪的测量原理算法程序和蓝牙芯片3与结合开发的控制模块2数据交互程序同时烧录到控制模块2中，从而实现蓝牙模组与控制模块2的双向数据交互。
结合开发用于APP程序接口41，实现对测量数据的无线接收及对数显量具量仪的远程操控。使蓝牙数显量具量仪可以被广泛应用于量具智能管理，智能在线测量或无人工厂等场景。
通过将蓝牙芯片3和特定电子组件集成到所述副印刷电路板4上，实现将蓝牙芯片3的使用功耗尽可能降到最低，使得数显量具量仪配置的标准纽扣电池可以提供蓝牙芯片3工作所需电量。
通过将蓝牙芯片3集成于副印刷电路板4上制作为标准嵌入组件，使得蓝牙芯片3可以与不同数显量具量仪本身自带的定制微控制芯片以及控制模块2可以继承到一块印刷电路板上。所开发程序可以应用于不同数显量具量仪。
支持低功耗蓝牙V技术的标准蓝牙芯片3可以直接与自带蓝牙芯片3的智能终端直接建立连接，无需任何外置便于实现数据的无线传输。
与蓝牙数显量具量仪建立无线连接的电脑无需安装任何外置接收设备或特定软件就可以实现测量数据通过无线传输发送到Excel表格中。
通过结合开发的蓝牙芯片3驱动程序及蓝牙芯片3与控制模块2的信息交互程序，实现了数显量具量仪通过蓝牙芯片3与外部设备建立双向数据交互，以及通过单一智能终端对多个数显量具量仪的实时远程操控。
通过结合开发的APP程序接口41可以实现外部设备对蓝牙数显量具量仪的测量数据接收，并按照所希望版式进行数据输出以便于管理。
智能手机与蓝牙数显量具量仪建立连接后可以对蓝牙数显量具量仪进行远程操控，如数据发射、量具参数调整，测量允差调整和开关机时间调整等。
通过将所述副印刷电路板4以及数据交互程序应用到不同的数显量具量仪中可以实现多种数显量具量仪可以被广泛应用，如数显卡尺、数显千分尺，数显量表、数显高度尺、数显角度尺、数显测高仪和传感器等。
低功耗蓝牙V技术的标准蓝牙芯片3可以提供更稳定的数据交互，通过将其集成到副印刷电路板4上的方式将蓝牙芯片3的功耗大大降低，从而实现将低功耗蓝牙V技术的标准蓝牙芯片3应用于配备纽扣电池的数显量具量仪。
蓝牙数显量具量仪可以无需任何外接设备或下载专用软件就可以与带有蓝牙芯片3的智能终端直接建立连接并进行数据传输。
本发明适用于数显量具量仪技术领域，包括数显卡尺、数显千分尺、数显量表和数显传感器等多种数显量具，以及数显高度规、数显测高仪、数显粗糙度仪和数显轮廓仪等多种数显仪器。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪，其特征在于：包括主印刷电路板(1)、电脑端(5)、手机端(6)和主尺(7)；
主印刷电路板(1)上设有控制模块(2)、副印刷电路板(4)和位移传感器(8)；
蓝牙芯片(3)设置在副印刷电路板(4)上；
所述控制模块(2)与位移传感器(8)数据连接；
所述控制模块(2)与蓝牙芯片(3)数据连接；
所述蓝牙芯片(3分别与电脑端(5)和手机端(6)数据连接；
所述控制模块(2)和主印刷电路板(1)数据连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪，其特征在于：所述副印刷电路板(4)上还设有蓝牙接口(16)、蓝牙芯片(3)、引导装载模块(18)和调试接口(9)；所述蓝牙接口(16)和蓝牙芯片(3)分别通过蓝牙与信息服务接口(11)、电源服务接口(12)、及时服务接口(13)、HID服务接口(14)和固件升级接口(15)连接；
所述引导装载模块(18)通过蓝牙与固件升级接口(15)连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪，其特征在于：所述副印刷电路板(4)上还设有串口通讯接口一(27)、电源端(21)、蓝牙引脚(22)和蓝牙程序端(23)；
所述副印刷电路板(4)与应用模块(20)数据连接；
所述应用模块(20)上设有蓝牙代理库(24)、测量算法模块(25)、开关接口(10)和串口通讯接口二(28)；
所述串口通讯接口一(27)和串口通讯接口二(28)数据连接；
所述测量算法模块(25)运行的测量算法为：
对于相对测量的数显量具量仪：
将测量起点设置为0位，有R＝n×A+B；
其中，R为测量结果；A为定栅栅条之间的距离；n为测量经过的栅条数量，为整数；B为测量终点与最后经过的一个栅条之间的距离，0<B≤A；
对于绝对测量的数显量具量仪：
有R＝S-Z；
其中，R为测量结果；S为相对于物理零位的距离；Z为测量起始被设置为0点的实际相对于物理零位的距离。
4.根据权利要求3所述的一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪，其特征在于：所述蓝牙接口(16)还通过蓝牙分别与蓝牙服务接口(29)、信息服务接口(11)、电源服务接口(12)、及时服务接口(13)和HID服务接口(14)连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪，其特征在于：所述引导装载模块(18)还通过蓝牙与固件升级接口(15)数据连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪，其特征在于：所述手机端(6)上还设有APP程序接口(41)，分别与蓝牙服务接口(29)、信息服务接口(11)连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于蓝牙和无线传输的数显量具量仪，其特征在于：所述HID服务接口(14)还与电脑端(5)通过蓝牙连接。
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