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摘要：
针对传统的有线位移测量系统存在检测数据显示平台单一、数据实时共享效率低、占地面积大等问题，本文研究了一种基于Windows/Android的多平台位移快速精确测量系统。通过构建位移传感器模块、单片机系统、基于Windows的PC端数据接收和显示模块和基于Android的移动设备数据接收和显示模块，以同时满足PC客户端和移动设备对位移测量数据的实时显示需求,实现位移测量数据共享功能的最大化。
关键词：
AD模块；蓝牙模块；单片机；位移测量系统
0引言
现代测量技术越来越追求自动化、集群控制、低功耗测量、多平台数据观测等特性。传统的测量系统一般都是采用有线传输，而一般的工业现场或野外测量常因设备繁杂、场地有限、布线成本高等因素，限制了有线测量设备的使用。随着微电子及通信技术的发展，短距离无线通信以其特有的抗干扰能力强、可靠性高、安全性好、受地理条件限制少、安装施工简便灵活等特点，在许多领域得到广泛的应用。采用无线方式进行数据的传达，不仅降低施工难度、简化系统复杂度，还可以减少成本。蓝牙技术是信息产业界的一大热点，它代表了移动通信的一个发展方向，为短距离无线连接提供了一种低成本的解决方案。[1]蓝牙属于短距离的无线数据通信技术，是无线通信技术、数据通信技术、计算机技术和网络技术的结合。蓝牙无线通信技术具有较强的通用性，几乎所有通信及信息领域相关设备都可以安装蓝牙模块，为此，蓝牙技术在现代生活当中得到了广泛的应用[2]。随着科技水平的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们除了对产品性能要求高之外，对产品的人性化设计水平的要求更是越来越高。为了实现用户能够快捷、实时、多渠道的观测位移数据，本项目进行了多平台位移快速精确测量系统的设计与开发。
1多平台位移测量系统的方案设计
为了实现用户能够快捷、实时、多渠道地观测位移数据，本文进行了多平台位移快速精确测量系统的设计与开发,构建了基于Windows的PC端蓝牙数据接收和显示模块，实现用户可通过电脑对单片机采集的位移数据进行实时、快速、精确的显示；为了解决用户在没有电脑的情况下也能进行位移数据观测，构建了基于Android的移动设备的蓝牙数据接收和显示模块，实现用户通过手机对单片机采集的位移数据进行实时、快速、精确的显示。如图1所示，该多平台位移快速精确测量系统包含了位移传感器模块、单片机系统、接收和显示模块。通过设计单片机外围电路，以构建包含AD转换模块和蓝牙模块的单片机系统。选择合适的位移传感器，设计传感器外围电路，实现将位移值转换成电压值（模拟量）；通过AD转换模块，将表示位移的电压值（模拟量）转换成数字量；通过AD接口，实现单片机对数字量的读取，并将该数字量转换成位移值；通过蓝牙模块，实现单片机对位移值的发送。该多平台位移快速精确测量系统的设计方案如图1所示。
1.1多平台位移测量系统的组织结构
PC（Windows）客户端控制系统组织结构，如图2所示。为减小Windows客户端系统的大小，降低软件复杂度，提高软件运行速度，Windows客户端系统的组织结构只包含登入管理、系统管理、位移检测和辅助功能4个子模块。
1.2多平台位移测量系统的工作流程
多平台位移测量系统的工作流程，如图3所示。用户通过访问Windows客户端或者Android客户端，即可接收到蓝牙所发送的数据信息，其中将构建检测状态字，目的是减少蓝牙发送的数据量，提高发送速度，同时使单片机能够快速识别用户需求。
2多平台位移测量系统的硬件设计
2.1变阻值位移传感器模块
直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。
2.2AD转换模块
A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。在此该多平台位移测量系统当中,我们使用的模拟量是位移量，经过直线位移传感器转化为电压信号。
2.3单片机模块
该多平台位移测量系统使用的单片机是STC89C52单片机，单片机具有实时控制能力强的特点。[3]图4为单片机最小系统电路，该电路中具有晶振电路和复位电路。
2.4蓝牙模块
蓝牙通信基于HC-06系列蓝牙芯片实现。基于位移检测控制电路、AD转换控制电路、蓝牙控制电路和单片机最小系统电路，设计系统硬件电路，如图5所示。
3多平台位移测量系统的应用
本文对上述设计好的多平台位移测量系统进行开发，构建了单片机系统、AD转换模块、蓝牙模块和数据接收显示模块，如图6所示。在Visualstudio2008开发环境下编译出基于WindowsXP/Windows7平台的人机交互界面及蓝牙设备实时控制程序，实现蓝牙数据接收和显示模块，从而实现对单片机采集数据的实时显示。在Eclipse开发环境下编译出基于Android系统的人际交互界面以及蓝牙设备实时控制程序，实现蓝牙数据接收和显示模块，从而实现对单片机采集数据的实时显示。本多平台位移测量系统的运行结果如图7所示。通过改变位移传感器杆的长度，可以实时地检测到位移值的变化。
4总结
本文设计并开发了一种基于Windows/Android的多平台位移快速精确测量系统，构建了包含AD转换模块、蓝牙模块的单片机系统；选择合适的位移传感器，设计传感器外围电路，实现了将位移值转换成电压值（模拟量）；通过AD转换模块，将表示位移的电压值（模拟量）转换成数字量；通过AD接口，实现了单片机对数字量的读取，并将该数字量转换成位移值；通过蓝牙模块，实现单片机对位移值的发送，构建了基于Windows的PC端蓝牙数据接收和显示模块，实现了用户可通过电脑对单片机采集的位移数据进行实时、快速、精确的显示；构建了基于Android的移动设备的蓝牙数据接收和显示模块，实现了用户通过手机对单片机采集的位移数据进行实时、快速、精确的显示。
参考文献：
[1]钱志鸿，杨帆，周求湛.蓝牙技术原理、开发与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
[2]方志平，叶建美，等.单片机应用技术[M].浙江：浙江大学出版社，2015.
[3]杜洪林.论单片机应用系统的可靠性设计[J].电子技术与软件工程，2016.
作者:薛晶暖 陈文龙 范秀芳 叶传富 杨振宇 单位:福建江夏学院
