一种长续航差分水平度测量设备读数器的制作方法

5.5v范围内提供 5.5v和-5.5的输出电压，每个电荷泵需一个飞电容 (c1,c2)和一个储能电容(c3，c4)，产生v 和v-电源。
13.将ttl/cmos逻辑电平转换成与eia/tia-232标准兼容电平，sit3232e发送器在最差工作条件(3kω电阻与1000pf电容的并联负载)下能够保证 120kbps的数据速率，发送器可并联驱动多个接收器，sit3232e发送器输入端t1in、t2in内部没有上拉电阻，如该发送器未使用，可将未使用的输入端 t1in\t2in连接至gnd或vcc。
14.sit3232e有两个独立的接收器，可将rs-232信号转换成cmos逻辑输出电平。
15.sit3232e所有引脚都采用了esd保护结构，所有驱动器输出与接收器输入端(t1out、t2out、r1in、r2in)均具有额外的静电保护能力，使其能够承受
±
15kv的esd(hbm)放电、
±
8kv以上接触放电，
±
15kv以上气隙放电， esd保护结构在所有状态下都可承受高压esd冲击，包括标准工作模式和断电模式。
16.进一步的：其中，电源输入接口为(xs8)，采用4pin连接器，为板卡电源输入接口，额定电压为7.2v。
17.管脚1234定义dc7.2v_indc7.2v_ingndgnd
18.显示屏幕连接接口为(xs5)，采用4pin连接器，包括了电源线、通信线以及地线，对屏幕的供电由板卡输出，额定电压为5v。
19.管脚1234定义 5v_outtxd(ttl电平)rxd(ttl电平)gnd
20.本系统包含了两路传感器输入接口，均采用串口控制，其中传感器1、 2均采用4pin连接器接口，传感器的供电电压同样由板卡提供，额定电压为 5v。
[0021][0022]
为实现与计算机的相互通信，本系统预留了与上位机连接的串口通信接口，同样采用了4pin连接器。
[0023]
管脚1234定义 5v_outtxd(rs232电平)rxd(rs232电平)gnd
[0024]
为实现良好的人机交互，本系统预留了五个按键以供操作，为5pin排针焊接与板卡，外接按键。
[0025]
管脚12345定义高电平单位切换进入校准模式通道切换确认校准值
[0026]
为了便于数据清零与状态复原，本系统预留了对外的硬件复位接口。
[0027]
管脚12定义复位接口gnd
[0028]
为便于功能扩展，板卡预留了两个i/o接口，分别为xs6与xs7。
[0029]
管脚定义管脚定义
1ttld145ttld112ttld136ttld103ttld127gnd
[0030]
备用串口接口为4pin连接器，备用电源接口则采用6pin连接器。
[0031]
接口定义
[0032]
管脚1234定义 5v_outtxd(rs232电平)rxd(rs232电平)gnd
[0033]
备用电源接口定义
[0034]
管脚123456定义 5v_out 5v_outgndgnd 3.3v_out 3.3v_out
[0035]
烧录接口定义
[0036]
管脚定义管脚定义1jtag1_111nc2jtag1_112gnd3j_trst13j_tdo4gnd14gnd5j_tdi15rst6gnd16gnd7j_tms17nc8gnd18gnd9j_tck19nc10gnd20gnd
[0037]
进一步的：系统实现功能所搭载的软件结构框架主要包含了接口管理程序、交互逻辑处理程序、数据处理程序、线控程序、校准数据存储区以及时钟管理程序。
[0038]
其中，接口管理程序直接控制并配置各对外串口的工作参数，包括数据格式，波特率、收发中断等，并同时监测外部按键的活动情况，及时响应各交互请求，并将接口实时状态向交互逻辑处理程序发送。
[0039]
交互逻辑处理程序则根据交互状态判断程序所需操作与相应要求，具体包括了当前传感器id、通信接口数据收发完毕状态判断、外部按键所请求的对应功能判断等内容，并将下层所需显控与传输内容向上层传递至各外设接口。
[0040]
数据处理程序则依据传感器数据并根据逻辑判断后所确定的数据格式与参数对象进行计算处理，对于实时显示数据进行单位转换，对于校准数据进行计算存储，并在需要时读取校准数据存储区的校准数据，将其合并到传感器所送达的数据并传输至显控程序进行数据显示处理。
[0041]
显控程序则负责接收数据处理程序结果，依据其单位类型与数据类型进行数据位拆分，并分配至各参数显示区域，然后将其上传，并最终作用在显示屏幕的外设接口上，实现数据的可视化。
[0042]
数据存储区则为在主控器件内部flash中开辟出的独立存储区域，用于进行校准
数据的存储，掉电不丢失。
[0043]
以上各组成部分则均在时钟管理程序的驱动下进行。
[0044]
基于上述软件基本结构形式，本系统进行了如下的交互界面设计，可同时显示主基准面、被测设备的测量数据值与参数值，并可实时标记当前单位与当前系统状态，在校准操作进行时，操作方式的提示内容也将实时显示在状态与操作提示区。
[0045]
进一步的：其中，主基准面显示内容为实际传感器测量值与校准参数的差值，若假设传感器测量值为d1，而校准值为z1，则实际显示在主基准面数据框内的结果为：
[0046]d′1＝d
1-z1[0047]
同理，对于被测设备的显示，其显示值也为实际传感器测量值与对应的校准参数的差值，若假设传感器测量值为d2，而校准值为z2，则实际显示在被测设备数据框内的结果为：
[0048]d′2＝d
2-z2[0049]
差分水平度的显示结果则是被测设备与主机准面的差值:
[0050]d′3＝d
′
2-d
′1在本系统中，在校准参数的显示中，为便于实际使用，在此针对主基准面与被测设备同时显示了三个参数，分别为在传感器0
°
摆放时的测量结果 x，传感器呈180
°
摆放时的测量结果y，以及依靠这两个结果所得到的最终校准值z，对于主基准面，若传感器0
°
摆放时的测量结果为x1, 传感器呈180
°
摆放时的测量结果y1，则可得校准参数为：
[0051][0052]
同理，对于被测设备，若传感器0
°
摆放时的测量结果为x2,传感器呈180
°
摆放时的测量结果y2，则可得校准参数为：
[0053][0054]
在当前单位的提示框中，主要包含了三种可能的单位显示形式，包括了弧度(rad)，度-分-秒形式(
°”’
)以及纯秒形式(’)。
[0055]
本发明的有益效果在于：本发明通过两个接口分别进行主基准面与被测设备的数据采集，并通过显示屏显示数据界面，通过通信接口与上位机连接，通过操作按键实现单位切换、校准模式进入、通道切换和校准值确认等人机交互，最终实现测量，并反馈测量结果和数据，同时，本系统技术方案的主要有点在于系统采用了全国产化器件的选型方式，采用了轻量级的arm主控制器，界面为全中文显示形式，简化了功能实现方式，使其简单易用且符合使用者的实际操作习惯，进而降低了该读书器使用以及维修的难度和成本。
附图说明
[0056]
图1为本发明正视的结构示意图；
[0057]
图2为本发明主机本体俯视的结构示意图；
[0058]
图3为本发明系统的基本结构示意图；
[0059]
图4为本发明gd32f103系统的结构示意图；
[0060]
图5为本发明sit3232系统的结构示意图；
[0061]
图6为本发明系统板卡的结构示意图；
[0062]
图7为本发明系统软件的结构示意图；
[0063]
图8为本发明系统交互界面的示意图；
[0064]
图中：1主机本体、2基础按键、3第二传感器、4第一传感器、5通信接口、6控制开关、7显示屏。
具体实施方式
[0065]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0066]
如图1-8所示，本发明提供了一种长续航差分水平度测量设备读数器，包括主机本体1，主机本体1的正面设置有基础按键2，主机本体1的上表面设置有第一传感器4和第二传感器3，主机本体1的上表面设置有通信接口5，主机本体1的上表面设置有控制开关6，主机本体1的正面设置有显示屏7。
[0067]
基础按键2包括单位切换按键、校准模式进入按键、通道切换按键和校准值确认按键。
[0068]
主机本体1通过内部设置的主控制器分别与第一传感器4和第二传感器3 电连接，第一传感器4和第二传感器3输出端设置有主基准面传感器和被测设备传感器。
[0069]
主机本体1内的主控制器设置为gd32f103zet6单片机。
[0070]
cortex
tm-m3处理器包括三条ahb总线分别称为i-code总线、d-code 总线和系统总线，cortex
tm-m3处理器的所有存储访问，根据不同的目的和目标存储空间，都会在这三条总线上执行。存储器的组织采用了哈佛结构，预先定义的存储器映射和高达4gb的存储空间，充分保证了系统的灵活性和可扩展性。
[0071]
sit3232e包括两个驱动器和两个接收器，具有增强型esd保护功能，达到15kv以上hbmesd、8kviec-4100-4-2接触放电保护能力。
[0072]
在3.3v电源供电下，电荷泵仅需四个0.1uf的外部电容，速率可达到 120kbps无差错数据传输，两者均可独立使能与关闭，每一路驱动器与接收器均可独立使用。
[0073]
sit3232e的内部有两路电荷泵，以支持芯片的电平转换工作，双电荷泵在3.0-5.5v范围内提供 5.5v和-5.5的输出电压，每个电荷泵需一个飞电容 c1,c2和一个储能电容c3，c4，产生v 和v-电源。
[0074]
将ttl/cmos逻辑电平转换成与eia/tia-232标准兼容电平，sit3232e发送器在最差工作条件(3kω电阻与1000pf电容的并联负载)下能够保证 120kbps的数据速率，发送器可并联驱动多个接收器，sit3232e发送器输入端t1in、t2in内部没有上拉电阻，如该发送器未使用，可将未使用的输入端 t1in\t2in连接至gnd或vcc。
[0075]
sit3232e有两个独立的接收器，可将rs-232信号转换成cmos逻辑输出电平。
[0076]
sit3232e所有引脚都采用了esd保护结构，所有驱动器输出与接收器输入端t1out、t2out、r1in、r2in均具有额外的静电保护能力，使其能够承受
±
15kv的esdhbm放电、
±
8kv以上接触放电，
±
15kv以上气隙放电，esd保护结构在所有状态下都可承受高压esd冲击，包括标准工作模式和断电模式。
[0077]
其中，电源输入接口为(xs8)，采用4pin连接器，为板卡电源输入接口，额定电压为7.2v。
[0078]
管脚1234定义dc7.2v_indc7.2v_ingndgnd
[0079]
显示屏7幕连接接口为(xs5)，采用4pin连接器，包括了电源线、通信线以及地线，对屏幕的供电由板卡输出，额定电压为5v。
[0080]
管脚1234定义 5v_outtxd(ttl电平)rxdttl电平gnd
[0081]
本系统包含了两路传感器输入接口，均采用串口控制，其中传感器1、 2均采用4pin连接器接口，传感器的供电电压同样由板卡提供，额定电压为 5v。
[0082][0083]
为实现与计算机的相互通信，本系统预留了与上位机连接的串口通信接口5，同样采用了4pin连接器。
[0084]
管脚1234定义 5v_outtxd(rs232电平)rxdrs232电平gnd
[0085]
为实现良好的人机交互，本系统预留了五个按键以供操作，为5pin排针焊接与板卡，外接按键。
[0086]
管脚12345定义高电平单位切换进入校准模式通道切换确认校准值
[0087]
为了便于数据清零与状态复原，本系统预留了对外的硬件复位接口。
[0088]
管脚12定义复位接口gnd
[0089]
为便于功能扩展，板卡预留了两个i/o接口，分别为xs6与xs7。
[0090]
管脚定义管脚定义1ttld145ttld112ttld136ttld103ttld127gnd
[0091]
备用串口接口为4pin连接器，备用电源接口则采用6pin连接器。
[0092]
接口定义
[0093]
管脚1234定义 5v_outtxd(rs232电平)rxdrs232电平gnd
[0094]
备用电源接口定义
[0095]
管脚123456定义 5v_out 5v_outgndgnd 3.3v_out 3.3v_out
[0096]
烧录接口定义
[0097]
管脚定义管脚定义1jtag1_111nc2jtag1_112gnd3j_trst13j_tdo4gnd14gnd5j_tdi15rst6gnd16gnd7j_tms17nc8gnd18gnd9j_tck19nc10gnd20gnd
[0098]
系统实现功能所搭载的软件结构框架主要包含了接口管理程序、交互逻辑处理程序、数据处理程序、线控程序、校准数据存储区以及时钟管理程序。
[0099]
其中，接口管理程序直接控制并配置各对外串口的工作参数，包括数据格式，波特率、收发中断等，并同时监测外部按键的活动情况，及时响应各交互请求，并将接口实时状态向交互逻辑处理程序发送。
[0100]
交互逻辑处理程序则根据交互状态判断程序所需操作与相应要求，具体包括了当前传感器id、通信接口5数据收发完毕状态判断、外部按键所请求的对应功能判断等内容，并将下层所需显控与传输内容向上层传递至各外设接口。
[0101]
数据处理程序则依据传感器数据并根据逻辑判断后所确定的数据格式与参数对象进行计算处理，对于实时显示数据进行单位转换，对于校准数据进行计算存储，并在需要时读取校准数据存储区的校准数据，将其合并到传感器所送达的数据并传输至显控程序进行数据显示处理。
[0102]
显控程序则负责接收数据处理程序结果，依据其单位类型与数据类型进行数据位拆分，并分配至各参数显示区域，然后将其上传，并最终作用在显示屏7幕的外设接口上，实现数据的可视化。
[0103]
数据存储区则为在主控器件内部flash中开辟出的独立存储区域，用于进行校准数据的存储，掉电不丢失。
[0104]
以上各组成部分则均在时钟管理程序的驱动下进行。
[0105]
基于上述软件基本结构形式，本系统进行了如下的交互界面设计，可同时显示主基准面、被测设备的测量数据值与参数值，并可实时标记当前单位与当前系统状态，在校准操作进行时，操作方式的提示内容也将实时显示在状态与操作提示区。
[0106]
其中，主基准面显示内容为实际传感器测量值与校准参数的差值，若假设传感器测量值为d1，而校准值为z1，则实际显示在主基准面数据框内的结果为：
[0107]d′1＝d
1-z1[0108]
同理，对于被测设备的显示，其显示值也为实际传感器测量值与对应的校准参数的差值，若假设传感器测量值为d2，而校准值为z2，则实际显示在被测设备数据框内的结果为：
[0109]d′2＝d
2-z2[0110]
差分水平度的显示结果则是被测设备与主机准面的差值:
[0111]d′3＝d
′
2-d
′1[0112]
在本系统中，在校准参数的显示中，为便于实际使用，在此针对主基准面与被测设备同时显示了三个参数，分别为在传感器0
°
摆放时的测量结果 x，传感器呈180
°
摆放时的测量结果y，以及依靠这两个结果所得到的最终校准值z，对于主基准面，若传感器0
°
摆放时的测量结果为x1, 传感器呈180
°
摆放时的测量结果y1，则可得校准参数为：
[0113][0114]
同理，对于被测设备，若传感器0
°
摆放时的测量结果为x2,传感器呈180
°
摆放时的测量结果y2，则可得校准参数为：
[0115][0116]
在当前单位的提示框中，主要包含了三种可能的单位显示形式，包括了弧度(rad)，度-分-秒形式(
°”’
)以及纯秒形式(’)。
[0117]
本发明工作原理：在正常检测模式下，将传感器数据线接头直接插入设备对应的线缆插孔中，系统会自动判断传感器id是否符合预设值，若不符合则系统不显示数据，此时可按复位键，重新检测传感器id，若传感器id匹配，则会在交互界面对应的主基准面与被测设备数据显示位置显示对应数值，此时，状态与操作提示区会显示“正常检测”字样，若要进行单位切换，则可在正常检测状态下，按下单位切换操作按钮，每按一次则可完成一次显示单位切换，交互界面中所有数据的显示单位均会相应改变，单位显示模式可在弧度(rad)，度-分-秒形式(
°”’
)以及纯秒形式(’)三种类型中循环切换，若要进行传感器校准，按下校准按钮进入校准模式，此时，状态与操作提示区会显示“校准模式，xxxx，请将传感器置于0
°
位置，待读数稳定后按下确认键”字样，意味着系统已进入校准模式，此时需首先将传感器呈0
°
摆放并静置，待读数稳定后按下确认键，此时传感器读数值将会被记录置“x”参数中，并在对应传感器的校准参数x的显示区域显示当前的读数，当按下确认键后，状态与操作提示区会显示“校准模式，xxxx，请将传感器置于180
°
位置，待读数稳定后按下确认键”字样，并在对应传感器的校准参数x的显示区域显示0
°
位置时的读数，此时需将传感器转置为180
°
放置，并静置，待读数稳定后，可按下确认键，此时传感器读数值将会被记录置“x”参数中，并在对应传感器的校准参数x的显示区域显示0
°
位置时的读数，此时传感器读数值将会被记录置“y”参数中，并在对应传感器的校准参数y的显示区域显示当前的读数。
[0118]
与此同时，系统已完成某一传感器的校准操作，对应传感器的校准参数z 的显示区域将也会显示当前的校准参数计算结果，同时对应的主基准面或被测设备的显示参数将会更改为以此是的校准参数为基础的计算结果。相应地，差分水平度的计算结果也会对应改变。
[0119]
需要注意的是，此处的“xxxx“为主基准面或被测设备的对应通道。
[0120]
而如果需进行校准通道切换，按下通道切换按钮，此时状态与操作提示区的“xxxx“显示内容也将随之改变，每按一次按钮可完成一次通道切换，通道将在主基准面与被测设备之间循环改变。
[0121]
上位机对传感器的数据读取，需要串口电缆插入设备rs232接口，并将另一端连接至上位机，上位机通过软件控制“com”口，向设备发送指定指令从而可进行数据读取，数据波特率为9600bit/s，每帧数据包含了1位起始位， 8位数据位与1位停止位，指令“r1”为读取主基准面数据，“r2”为读取被测设备数据，上传数据形式为设备当前显示数据，格式为ascii码，单位为设备当前显示单位。
[0122]
最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
[0123]
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
[0124]
最后：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。