电子数显卡尺无线通信系统的研制

　　2.2 系统方案的设计

　　本文提出的电子数显卡尺通信系统专用模块是采用无线传输技术^[7]，解决了现有的有线数据传输模块的局限性，即只能靠单一的有线传输、单端点传输，由于计算机数据接口有限，会导致现场设备布线复杂，通信系统传输距离短等弊端，数据存储困难。而本文研制的无线数据传输模块可以实现多个端点共同传输，即点对多的传输，最终传输数据可通过接收端传送到电脑上，并可利用电脑上位机软件对采集数据进行分析，与传统的数显量具^[8]系统相比在性能上有了质的提升。因此，这种基于无线技术的数显量具方面具有较高的技术水平，本系统的总体结构框图如图3所示。

3 系统硬件电路设计

　　本文提出的这种基于容栅位移传感技术的电子数显卡尺无线通信系统^[9]广泛应用于铁路、精密机械、兵器、船舶等领域，是产品生产、安装、维护和安全的质量保证。该系统对容栅传感器的相对位置感应产生周期性数据位移信号，然后经无线采集模块数据发送出去，经无线接收模块传递给上位机。该系统总体结构主要包括包括：卡尺传感器电路模块、微控制器电路模块、无线发送模块、无线接收模块、电脑上位机。如上图3所示。

　　3.1 卡尺传感器电路模块

数显卡尺的传感器电路模块采用最新开发的容栅智能传感芯片，该容栅传感芯片与微处理器芯片集成于一体，这样便可对容栅位移传感器^[10]产生的数据信号完成模数转换功能，并将该模拟信号进行模数转换，通过修改微控制器程序实现对数据位移量的处理。该数显卡尺传感器芯片的内部结构框图如图4所示。

　　从数显卡尺传感器芯片内部结构图可以看出，芯片内部集成了模数转换电路模块、传感器驱动信号模块、微处理器控制模块和LCD显示电路模块共四个模块。其中模数转换放大电路模块主要控制容栅位移传感器数据输出并将信号进行放大处理，传感器驱动电路模块^[11]产生位移传感器信号提供八路模拟信号供给微控制器，其信号的输出幅度为1.5V的方波;微控制器控制电路模块主要对数据进行处理、逻辑分析，通过外部供给精准的基准信号;LCD显示电路部分借助微控制器模块将数据信息显示在液晶上。

　　3.2 微控制器控制电路模块和LCD显示模块

　　数显卡尺的微控制器控制电路模块采用低价、低功耗的8位PIC单片机^[12]，该款单片机易于编程、易于操作，内部自带EEPROM和RAM，工作环境温度可以达到0℃~70℃。微控制器将传感器采集来的数据控制显示到LCD液晶显示模块上，另外，微控制器控制电路模块控制着按键电路，通过设定不同的按键实现不同的功能切换，具有公英制转换、开机/关机功能、清零功能，数显卡尺无线发送实物图如图5所示。