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摘要：

針對傳統(tǒng)的有線位移測量系統(tǒng)存在檢測數(shù)據(jù)顯示平臺單一、數(shù)據(jù)實時共享效率低、占地面積大等問題，本文研究了一種基于Windows/Android的多平臺位移快速精確測量系統(tǒng)。通過構(gòu)建位移傳感器模塊、單片機系統(tǒng)、基于Windows的PC端數(shù)據(jù)接收和顯示模塊和基于Android的移動設備數(shù)據(jù)接收和顯示模塊，以同時滿足PC客戶端和移動設備對位移測量數(shù)據(jù)的實時顯示需求,實現(xiàn)位移測量數(shù)據(jù)共享功能的最大化。

關鍵詞：

AD模塊；藍牙模塊；單片機；位移測量系統(tǒng)

0引言

現(xiàn)代測量技術(shù)越來越追求自動化、集群控制、低功耗測量、多平臺數(shù)據(jù)觀測等特性。傳統(tǒng)的測量系統(tǒng)一般都是采用有線傳輸，而一般的工業(yè)現(xiàn)場或野外測量常因設備繁雜、場地有限、布線成本高等因素，限制了有線測量設備的使用。隨著微電子及通信技術(shù)的發(fā)展，短距離無線通信以其特有的抗干擾能力強、可靠性高、安全性好、受地理條件限制少、安裝施工簡便靈活等特點，在許多領域得到廣泛的應用。采用無線方式進行數(shù)據(jù)的傳達，不僅降低施工難度、簡化系統(tǒng)復雜度，還可以減少成本。藍牙技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)界的一大熱點，它代表了移動通信的一個發(fā)展方向，為短距離無線連接提供了一種低成本的解決方案。[1]藍牙屬于短距離的無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，是無線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的結(jié)合。藍牙無線通信技術(shù)具有較強的通用性，幾乎所有通信及信息領域相關設備都可以安裝藍牙模塊，為此，藍牙技術(shù)在現(xiàn)代生活當中得到了廣泛的應用[2]。隨著科技水平的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們除了對產(chǎn)品性能要求高之外，對產(chǎn)品的人性化設計水平的要求更是越來越高。為了實現(xiàn)用戶能夠快捷、實時、多渠道的觀測位移數(shù)據(jù)，本項目進行了多平臺位移快速精確測量系統(tǒng)的設計與開發(fā)。

1多平臺位移測量系統(tǒng)的方案設計

為了實現(xiàn)用戶能夠快捷、實時、多渠道地觀測位移數(shù)據(jù)，本文進行了多平臺位移快速精確測量系統(tǒng)的設計與開發(fā),構(gòu)建了基于Windows的PC端藍牙數(shù)據(jù)接收和顯示模塊，實現(xiàn)用戶可通過電腦對單片機采集的位移數(shù)據(jù)進行實時、快速、精確的顯示；為了解決用戶在沒有電腦的情況下也能進行位移數(shù)據(jù)觀測，構(gòu)建了基于Android的移動設備的藍牙數(shù)據(jù)接收和顯示模塊，實現(xiàn)用戶通過手機對單片機采集的位移數(shù)據(jù)進行實時、快速、精確的顯示。如圖1所示，該多平臺位移快速精確測量系統(tǒng)包含了位移傳感器模塊、單片機系統(tǒng)、接收和顯示模塊。通過設計單片機外圍電路，以構(gòu)建包含AD轉(zhuǎn)換模塊和藍牙模塊的單片機系統(tǒng)。選擇合適的位移傳感器，設計傳感器外圍電路，實現(xiàn)將位移值轉(zhuǎn)換成電壓值（模擬量）；通過AD轉(zhuǎn)換模塊，將表示位移的電壓值（模擬量）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；通過AD接口，實現(xiàn)單片機對數(shù)字量的讀取，并將該數(shù)字量轉(zhuǎn)換成位移值；通過藍牙模塊，實現(xiàn)單片機對位移值的發(fā)送。該多平臺位移快速精確測量系統(tǒng)的設計方案如圖1所示。

1.1多平臺位移測量系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

PC（Windows）客戶端控制系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)，如圖2所示。為減小Windows客戶端系統(tǒng)的大小，降低軟件復雜度，提高軟件運行速度，Windows客戶端系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)只包含登入管理、系統(tǒng)管理、位移檢測和輔助功能4個子模塊。

1.2多平臺位移測量系統(tǒng)的工作流程

多平臺位移測量系統(tǒng)的工作流程，如圖3所示。用戶通過訪問Windows客戶端或者Android客戶端，即可接收到藍牙所發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，其中將構(gòu)建檢測狀態(tài)字，目的是減少藍牙發(fā)送的數(shù)據(jù)量，提高發(fā)送速度，同時使單片機能夠快速識別用戶需求。

2多平臺位移測量系統(tǒng)的硬件設計

2.1變阻值位移傳感器模塊

直線位移傳感器的功能在于把直線機械位移量轉(zhuǎn)換成電信號。為了達到這一效果，通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位，通過滑片在滑軌上的位移來測量不同的阻值。傳感器滑軌連接穩(wěn)態(tài)直流電壓，允許流過微安培的小電流，滑片和始端之間的電壓，與滑片移動的長度成正比。

2.2AD轉(zhuǎn)換模塊

A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。在此該多平臺位移測量系統(tǒng)當中,我們使用的模擬量是位移量，經(jīng)過直線位移傳感器轉(zhuǎn)化為電壓信號。

2.3單片機模塊

該多平臺位移測量系統(tǒng)使用的單片機是STC89C52單片機，單片機具有實時控制能力強的特點。[3]圖4為單片機最小系統(tǒng)電路，該電路中具有晶振電路和復位電路。

2.4藍牙模塊

藍牙通信基于HC-06系列藍牙芯片實現(xiàn)。基于位移檢測控制電路、AD轉(zhuǎn)換控制電路、藍牙控制電路和單片機最小系統(tǒng)電路，設計系統(tǒng)硬件電路，如圖5所示。

3多平臺位移測量系統(tǒng)的應用

本文對上述設計好的多平臺位移測量系統(tǒng)進行開發(fā)，構(gòu)建了單片機系統(tǒng)、AD轉(zhuǎn)換模塊、藍牙模塊和數(shù)據(jù)接收顯示模塊，如圖6所示。在Visualstudio2008開發(fā)環(huán)境下編譯出基于WindowsXP/Windows7平臺的人機交互界面及藍牙設備實時控制程序，實現(xiàn)藍牙數(shù)據(jù)接收和顯示模塊，從而實現(xiàn)對單片機采集數(shù)據(jù)的實時顯示。在Eclipse開發(fā)環(huán)境下編譯出基于Android系統(tǒng)的人際交互界面以及藍牙設備實時控制程序，實現(xiàn)藍牙數(shù)據(jù)接收和顯示模塊，從而實現(xiàn)對單片機采集數(shù)據(jù)的實時顯示。本多平臺位移測量系統(tǒng)的運行結(jié)果如圖7所示。通過改變位移傳感器桿的長度，可以實時地檢測到位移值的變化。

4總結(jié)

本文設計并開發(fā)了一種基于Windows/Android的多平臺位移快速精確測量系統(tǒng)，構(gòu)建了包含AD轉(zhuǎn)換模塊、藍牙模塊的單片機系統(tǒng)；選擇合適的位移傳感器，設計傳感器外圍電路，實現(xiàn)了將位移值轉(zhuǎn)換成電壓值（模擬量）；通過AD轉(zhuǎn)換模塊，將表示位移的電壓值（模擬量）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；通過AD接口，實現(xiàn)了單片機對數(shù)字量的讀取，并將該數(shù)字量轉(zhuǎn)換成位移值；通過藍牙模塊，實現(xiàn)單片機對位移值的發(fā)送，構(gòu)建了基于Windows的PC端藍牙數(shù)據(jù)接收和顯示模塊，實現(xiàn)了用戶可通過電腦對單片機采集的位移數(shù)據(jù)進行實時、快速、精確的顯示；構(gòu)建了基于Android的移動設備的藍牙數(shù)據(jù)接收和顯示模塊，實現(xiàn)了用戶通過手機對單片機采集的位移數(shù)據(jù)進行實時、快速、精確的顯示。

參考文獻：

[1]錢志鴻，楊帆，周求湛.藍牙技術(shù)原理、開發(fā)與應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[2]方志平，葉建美，等.單片機應用技術(shù)[M].浙江：浙江大學出版社，2015.

[3]杜洪林.論單片機應用系統(tǒng)的可靠性設計[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016.

作者:薛晶暖 陳文龍 范秀芳 葉傳富 楊振宇 單位:福建江夏學院