電子數顯卡尺無線通信系統(tǒng)的研制

　　2.2 系統(tǒng)方案的設計

　　本文提出的電子數顯卡尺通信系統(tǒng)專用模塊是采用無線傳輸技術^[7]，解決了現有的有線數據傳輸模塊的局限性，即只能靠單一的有線傳輸、單端點傳輸，由于計算機數據接口有限，會導致現場設備布線復雜，通信系統(tǒng)傳輸距離短等弊端，數據存儲困難。而本文研制的無線數據傳輸模塊可以實現多個端點共同傳輸，即點對多的傳輸，最終傳輸數據可通過接收端傳送到電腦上，并可利用電腦上位機軟件對采集數據進行分析，與傳統(tǒng)的數顯量具^[8]系統(tǒng)相比在性能上有了質的提升。因此，這種基于無線技術的數顯量具方面具有較高的技術水平，本系統(tǒng)的總體結構框圖如圖3所示。

　　3 系統(tǒng)硬件電路設計

　　本文提出的這種基于容柵位移傳感技術的電子數顯卡尺無線通信系統(tǒng)^[9]廣泛應用于鐵路、精密機械、兵器、船舶等領域，是產品生產、安裝、維護和安全的質量保證。該系統(tǒng)對容柵傳感器的相對位置感應產生周期性數據位移信號，然后經無線采集模塊數據發(fā)送出去，經無線接收模塊傳遞給上位機。該系統(tǒng)總體結構主要包括包括：卡尺傳感器電路模塊、微控制器電路模塊、無線發(fā)送模塊、無線接收模塊、電腦上位機。如上圖3所示。

　　3.1 卡尺傳感器電路模塊

　　數顯卡尺的傳感器電路模塊采用最新開發(fā)的容柵智能傳感芯片，該容柵傳感芯片與微處理器芯片集成于一體，這樣便可對容柵位移傳感器^[10]產生的數據信號完成模數轉換功能，并將該模擬信號進行模數轉換，通過修改微控制器程序實現對數據位移量的處理。該數顯卡尺傳感器芯片的內部結構框圖如圖4所示。

　　從數顯卡尺傳感器芯片內部結構圖可以看出，芯片內部集成了模數轉換電路模塊、傳感器驅動信號模塊、微處理器控制模塊和LCD顯示電路模塊共四個模塊。其中模數轉換放大電路模塊主要控制容柵位移傳感器數據輸出并將信號進行放大處理，傳感器驅動電路模塊^[11]產生位移傳感器信號提供八路模擬信號供給微控制器，其信號的輸出幅度為1.5V的方波;微控制器控制電路模塊主要對數據進行處理、邏輯分析，通過外部供給精準的基準信號;LCD顯示電路部分借助微控制器模塊將數據信息顯示在液晶上。

　　3.2 微控制器控制電路模塊和LCD顯示模塊

　　數顯卡尺的微控制器控制電路模塊采用低價、低功耗的8位PIC單片機^[12]，該款單片機易于編程、易于操作，內部自帶EEPROM和RAM，工作環(huán)境溫度可以達到0℃~70℃。微控制器將傳感器采集來的數據控制顯示到LCD液晶顯示模塊上，另外，微控制器控制電路模塊控制著按鍵電路，通過設定不同的按鍵實現不同的功能切換，具有公英制轉換、開機/關機功能、清零功能，數顯卡尺無線發(fā)送實物圖如圖5所示。