CN106052642A - 一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，其特征包括：无线水平测量仪包括测量单元和接收单元，测量单元和接收单元通过蓝牙的方式传输数据；所述的测量单元包括太阳能电池模块，控制器，小型蓄电池，SCA100T倾角传感器，单片机控制模块，蓝牙通信模块，LCD显示模块；所述的接收单元包括单片机控制模块，蓝牙通信模块，按键模块，电源模块，LCD显示模块和串口通信模块；所述测量单元和接收单元中的LCD显示模块都是通过SPI接口与单片机控制模块连接。其优点是：能够通过无线方式测量被测物体的水平倾角，不需要铺设大量的线路，不受地理位置的限制，可以将各模块集成在一个很小的电路中，便于携带。

Description

一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪

技术领域

本发明涉及了一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，属于无线测量领域。

背景技术

随着科技的日益发展，在设备安装，道路桥梁建设，机器人控制，飞机姿势控制等领域都需要使用高精度的水平测量仪，对于一些大型桥梁和高层建筑的建设安全问题，无线水平测量仪的研制显得更加的迫切。

在科研和工程施工场合中，需要对设备进行水平调节，当要求精度较高或者整个平台体积庞大，仅靠肉眼和一般普通测量方法难以实现。

市面上的高精度水平测量设备大多体积较大，成本较高，而且测量方式都是有线方式，需要在被测物的各个不同部位安装线路，这种有线测量系统会在实施时加大工程的复杂性；目前国内常见的水平仪有气泡水平仪，电感式和电容式水平仪；这三种仪器测量精度较低，实时性差，抗冲击性差，仅适合低端场合；高端场合有激光水平仪，其造价非常高昂。

发明内容

针对现有水平测量仪精度不高，高精度测量仪价格又较高，有线水平测量仪维护困难的缺陷，申请人经过研究改进，提供一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，解决目前技术中存在的上述缺陷。

本发明的技术方案如下：

本发明所设计的一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，由测量单元和接收单元组成，测量单元作为数据采集单元，通过固定在被测物体上，可以测出当前的被测物体的水平倾角；本发明所涉及的一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，测量单元将采集到的数据通过无线蓝牙的方式发送到接收单元中，接收单元接收到数据，处理后在LCD显示模块上显示；本发明所涉及的一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，测量单元和接收单元中的蓝牙通信模块与单片机控制模块通过SPI接口连接。

本发明所设计的一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，包括测量单元和接收单元，所述的测量单元包括太阳能电池模块，控制器，小型蓄电池，SCA100T倾角传感器，单片机控制模块，LCD显示模块，蓝牙通信模块；所述的接收单元包括蓝牙通信模块，单片机控制模块，按键模块，LCD显示模块,电源模块和串口通信模块；测量单元和接收单元通过无线的方式通信。

所述的测量单元中的太阳能电池模块，控制器，小型蓄电池构成测量单元的电源管理模块，内部采用ASM1117芯片将小型蓄电池的输出电压转换为3.3V电源，为测量单元中的SCA100T倾角传感器，单片机控制模块，LCD显示模块，蓝牙通信模块供电。

所述的接收单元中的电源管理模块是由3节普通干电池串联而成的4.5V的电源，再经过ASM1117芯片将4.5V的电压转换为3.3V，为接收单元中的单片机控制模块，LCD显示模块，蓝牙通信模块供电。

所述的接收单元中的LCD显示模块采用深圳市上线科技有限公司生产的2.4寸TFT显示屏，能够方便实时显示当前被测物体的水平倾角值

所述的测量单元中的SCA100T倾角传感器采用芬兰VTI Technologies公司的SCA100T系列中的SCA100T-D01，具有测量范围广，测量精度高，集成度高，响应速度快，抗干扰性强的特点。

所述的测量单元和接收单元中的蓝牙通信模块选用的是意法半导体(ST)公司的BlueNRG通信芯片，这是一款拥有业界最高能效的4.0低功耗单模芯片，其功耗只有传统Bluetooth的十分之一。

本发明的有益技术效果是：

(1)所述一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，测量单元通过无线方式将被测数据传输到接收单元，避免了传统有线测量布线不便的问题。

(2)所述一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，水平倾角测量采用SCA100T-D01双轴倾角传感器，可以输出数字量，与单片机控制模块直接匹配，采集速度快，实时性高。

(3)所述一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，测量单元具有LCD显示模块，可以实时显示被测物体的水平倾角度数，方便快捷。

(4)所述一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，结构简单，可以将各个模块集成在一块PCB板上，功耗小，操作方便。

附图说明

图1是本发明功能模块示意图。

图2是本发明蓝牙通信模块电路图。

图3是本发明贴片式主控芯片STM32F411最小系统图。

图4是本发明双轴倾角传感器SCA100T电路图。

图5是本发明测量单元中的电源模块电路图

图6是本发明LCD显示模块电路图。

图7是本发明接收单元按键模块电路图。

图8是本发明接收单元串口通信电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪功能模块示意图，包括测量单元和接收单元。所述的接收单元包括了太阳能电池模块，控制器，小型蓄电池，SCA100T倾角传感器，LCD显示模块，单片机控制模块，蓝牙通信模块；所述的接收单元包括单片机控制模块，蓝牙通信模块，按键模块，LCD显示模块，串口通信模块和电源模块。在测量单元中，太阳能电池模块在光照下会产生光生电流，电流通过导线流入到控制器中，经过控制器的调整与控制，再经过导线流入到小型蓄电池中进行储存。单片机控制模块和LCD显示模块，SCA100T倾角传感器以及蓝牙通信模块之间是通过导线连接。

如图2所示，蓝牙芯片是通过SPI协议与单片机控制模块通信的，SPI接口即通过图中的1号脚(SPI_MOSI),2号脚(SPI_CLK)，31号脚(SPI_CS)，32号脚(SPI_MISO)，图中的VDD是3.3V的供电电源，图中的C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8，C13,C14,C18,C19是滤波电容，滤除一些高频和低频干扰。图中的C9,C10是Y1晶振的匹配电容。图中的C11,C12是Y2晶振的匹配电容。图中的天线采用的是PCB印刷天线。

如图3所示，贴片式主控芯片STM32F411最小系统图包括电源部分，晶振电路和复位电路，其中3.3V的电源由电源模块供给。复位电路3.3V的电源接到开关S3一端，S3另一端接R3的一段，R3的另一端接地。单片机的3，4号管脚分别接在晶振Y1的两端，同时Y1的另外两端分别接在C4和C5的一端。单片机的5，6号管脚分别接在晶振Y2的两端，同时Y2的另外两端分别接在C6,C7的一端。晶振电路Y1,C4,C5和地(DGND)构成低速时钟，晶振电路Y2,C6,C7和地(DGND)构成高速时钟。

如图4所示，双轴倾角传感器SCA100T是通过1号脚(SCK)，3号脚(MISO),4号脚(MOSI)，7号脚(CS)与单片机控制模块通信的，图中的R1和C2构成一个低通滤波器，滤除杂波干扰。图中的R2和C3构成一个低通滤波器，滤除杂波干扰。图中的VDD是3.3V的供电电源，C1是电源的滤波电容。

如图5所示，测量单元的电源模块，图中的C1是电源输入滤波电容，C2是电压输出滤波电容，小型蓄电池的电压一般在3V～4.5V左右，经过ASM1117芯片后转换为3.3V电源。

如图6所示，测量单元和接收单元中的LCD显示模块采用的是TFT屏幕，TFT显示屏幕采用SPI接口与单片机控制模块连接，即通过图中的12脚(LCD_CS)，9脚(LCD_SCK)，8脚(LCD_MISO)，图中的6号脚是TFT显示屏幕的复位脚，11号脚和10号脚是TFT显示屏幕的电源脚，图中的4号和3号脚是TFT显示屏幕的亮度调节管脚。

如图7所示，接收单元的按键模块电路，图中的S1,S2,S3,S4是开关，当开关没有按下的时候，单片机控制模块检测到的是高电平，当开关按下的时候，单片机检测到的是低电平，图中的R1,R2,R3,R4是分压电阻，起到保护电路的作用，C1,C2,C3,C4是电容，可以起到开关防抖动作用。

如图8所示，接收单元串口通信芯片采用MAX232芯片，将单片机控制模块输出的TTL电平转变成232电平，与电脑的串口通信。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，其特征包括：水平测量仪包括测量单元和接收单元，所述的测量单元包括太阳能电池模块，控制器，小型蓄电池，SCA100T倾角传感器，蓝牙通信模块，单片机控制模块，LCD显示模块；所述的接收单元包括蓝牙通信模块，单片机控制模块，按键模块，电源模块，LCD显示模块，串口通信模块；所述的测量单元通过无线蓝牙的方式将被测物体的水平倾角数据发送给接收单元，在测量单元和接收单元的LCD显示模块中实时显示被测物体水平倾角。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，其特征在于：所述的测量单元和接收单元中的单片机控制模块采用STM32F411单片机，STM32F411采用的是贴片封装形式，具有占用面积小的特点。

3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，其特征包括：所述的测量单元中的SCA100T倾角传感器采用芬兰VTI Technologies公司的SCA100T系列中的SCA100T-D01，具有测量范围广，测量精度高的特点。

4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的新型无线水平测量仪，其特征包括：所述的测量单元和接收单元中的LCD显示模块采用深圳市上线科技有限公司生产的2.4寸TFT显示屏，能够方便显示当前被测物体的水平倾角值。