基于智能終端的測量設(shè)備、控制裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于智能終端的測量設(shè)備、控制裝置及系統(tǒng)，該設(shè)備包括電源及通訊接口模塊、單片機、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及測量元件；電源及通訊接口模塊，用于與外部設(shè)備連接，基于OTG接口標(biāo)準(zhǔn)由外部設(shè)備供電，并基于USB通訊協(xié)議與外部設(shè)備通訊；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊分別與測量元件和單片機連接，用于將測量元件獲取的模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可讀取的數(shù)字信號；單片機與電源及通訊接口模塊連接，用于接收外部設(shè)備的指令并輸出測量元件的測量結(jié)果數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有成本低、便捷性高、使用時間長、操作簡便、升級維護(hù)方便等優(yōu)點，具有廣泛的市場應(yīng)用和推廣前景。
【專利說明】
基于智能終端的測量設(shè)備、控制裝置及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種基于智能終端的測量設(shè)備、控制裝置及測量系統(tǒng)，屬于傳感器測量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的便攜式或手持式測量設(shè)備通常由手持終端和前端測量傳感器兩部分組成，手持終端又可分為顯示液晶屏、操作按鍵和供電電池三大主要部分。其主要工作原理是由前端傳感器采集數(shù)據(jù)通過電纜線傳輸?shù)揭粋€手持終端上，前端傳感器由手持終端供電，如便攜式PH計、便攜式電導(dǎo)率儀、便攜式溫度計等等。
[0003]現(xiàn)有的便攜式手持式測量設(shè)備存在如下問題:1.功能單一:現(xiàn)有的設(shè)備基本上是一個手持終端對應(yīng)一種傳感器，由于固化在單片機里的程序只是測一種傳感器，所以幾乎都是一對一模式。2.軟件升級困難:由于現(xiàn)有的設(shè)備的中央處理單元主要以單片機為主，單片機基本上是沒有系統(tǒng)的，或是微小型系統(tǒng)，并不帶有WIFI，3G等無線通信功能，升級需要廠家介入，周期長，操作復(fù)雜。3.電池使用壽命不長或效率不高:現(xiàn)有設(shè)備大多數(shù)采用的是五號或七號的碳堿電池，由于設(shè)備有可能長時間不用，造成電池沒電，需要更換，耽擱時間。
4.成本高:由于手持終端和前端測量傳感器時一對一配套使用的，往往用戶在采購時，需要同時采購手持終端和前端傳感兩個模塊，花費的成本較高。5.使用不夠便捷:現(xiàn)有的手持終端一般帶上按鍵和顯示，體積比較大，攜帶相對不便。如何解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供功能豐富、升級簡易、成本低、使用更為便捷的測量設(shè)備是本實用新型的主要研究課題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種基于智能終端的測量設(shè)備、控制裝置及系統(tǒng)，該設(shè)備可與現(xiàn)有的智能手持終端(如智能手機或平板電腦)相連，由智能終端供電并與智能終端通訊，使得設(shè)備成本降低，使用更為便捷，軟件升級簡易。
[0005]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型公開了一種基于智能終端的測量設(shè)備，包括電源及通訊接口模塊、單片機、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及測量元件;所述電源及通訊接口模塊，用于與外部設(shè)備連接，基于OTG接口標(biāo)準(zhǔn)由外部設(shè)備供電，并基于USB通訊協(xié)議與外部設(shè)備通訊;所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊分別與測量元件和單片機連接，用于將測量元件獲取的模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可讀取的數(shù)字信號;所述單片機與電源及通訊接口模塊連接，用于接收外部設(shè)備的指令并輸出測量元件的測量結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0006]進(jìn)一步地，所述測量設(shè)備還包括電源隔離模塊，所述電源隔離模塊分別與電源及通訊接口模塊以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接，用于外部供電電源與測量元件間的電壓轉(zhuǎn)換。
[0007]作為優(yōu)選，所述電源及通訊接口模塊包括USB接口和USB橋接芯片。
[0008]在具體實施方案中，所述電源及通訊接口模塊還包括電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將5V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V電壓。
[0009]作為優(yōu)選，所述USB接口為Mini USB B型接口或Micro USB B型接口，USB連接線固定在所述測量設(shè)備上。
[0010]在具體實施方案中，所述測量元件為一種或多種傳感器，所述傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器或電極。
[0011]本實用新型還公開了一種用于上述測量設(shè)備的控制裝置，包括接口驅(qū)動單元，用于裝載測量設(shè)備接口驅(qū)動，實現(xiàn)與測量設(shè)備間指令與數(shù)據(jù)的傳送;設(shè)備型號識別單元，用于讀取測量設(shè)備的單片機中存儲的測量元件的設(shè)備型號；用戶交互單元，用于根據(jù)具體的設(shè)備型號顯示對應(yīng)的用戶操作界面，獲取并執(zhí)行用戶指令；以及更新單元，用于檢測和執(zhí)行更新。
[0012]本實用新型還公開了一種基于智能終端的測量系統(tǒng)，包括智能手持終端以及上述測量設(shè)備，所述智能手持終端為手機或平板電腦，通過USB連接線與測量設(shè)備相連，輸出控制指令至測量設(shè)備并顯示測量結(jié)果。
[0013]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點:1、本實用新型去除了傳統(tǒng)的與測量前端傳感器配套使用的便攜終端，將其功能實現(xiàn)在人們普遍使用的智能手機或平板電腦等智能手持終端，測量設(shè)備僅需實現(xiàn)簡單的功能，通過電源及通訊接口與外部設(shè)備通訊并獲取電源。因此測量設(shè)備無需再設(shè)計和生產(chǎn)顯示終端、操作按鍵和電源模塊，能夠極大降低設(shè)備的生產(chǎn)成本，并且用戶采購時也只需采購前端的測量設(shè)備，與已有的智能手持終端配套使用即可，極大地降低了用戶的采購成本，同時還提高了使用的便捷性，用戶在使用時無需再帶上專用的顯示操作終端。2、本實用新型的測量設(shè)備可從智能手持終端獲取電源，無需配置專用電池，利用手機或平板自帶的鋰電池電量較大，使用時間長，充電方便，還可以帶上個充電寶備用，使用時間有保證。3、本實用新型的測量設(shè)備通過數(shù)字信號與外部智能設(shè)備對接，能夠有效避免人體感應(yīng)對傳感器的影響，抗干擾能力強。并且進(jìn)一步采用電源隔離模塊和高精度ADC，能夠有效提高測量精度。4、本實用新型的測量系統(tǒng)手機或平板等智能手持終端作為測量的顯示和操作終端，能夠借助其操作系統(tǒng)的強大功能開發(fā)出功能豐富的適應(yīng)多種測量前端設(shè)備的APP。并且利用其自帶的WIFI，3G等無線網(wǎng)絡(luò)功能，可以實時動態(tài)的從官方下載APP進(jìn)行升級和更新，無需廠家介入，升級時間短，操作簡單，大大提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本實用新型實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本實用新型實施例3的實現(xiàn)方法流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡明本實用新型，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0019]實施例1:如圖1所示，本實用新型實施例公開了一種基于智能終端的測量設(shè)備，包括電源及通訊接口模塊、單片機、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及測量元件。其中電源及通訊接口模塊由電源接口和通迅接口組成，電源接口按照OTG接口標(biāo)準(zhǔn)，從外部設(shè)備獲取5V的電壓和8mm以上的供電電流。如單片機的供電電壓為3.3V，電源接口則用低壓差集成芯片LDO(如AMSl117)轉(zhuǎn)成3.3V給單片機供電，如單片機供電電壓為5V則可省去LDO芯片。通訊接口采用USB接口，基于標(biāo)準(zhǔn)的USB主機從機通迅協(xié)議與外部設(shè)備進(jìn)行通訊，此外還通過USB橋接芯片轉(zhuǎn)成TTL電平的通迅信號(如SPI，I2C等)與單片機通迅，實現(xiàn)交互功能。
[0020]單片機測量設(shè)備的主控，完成對測量元件的讀取和處理，以及和外部設(shè)備通訊，實現(xiàn)與上層軟件的對接。單片機可選擇帶有標(biāo)準(zhǔn)的通迅接口的單片機，如TI的MPS430系列，帶有SP1、I2C、UART等接口，并具有低功耗特性的。
[0021]測量元件可根據(jù)不同的應(yīng)用場景選擇不同的傳感器，例如溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、PH傳感器、ORP傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溶解氧傳感器、余氯傳感器、氣體傳感器、電極等等，也可配置幾個傳感器組合以適用于復(fù)合的測量應(yīng)用場景。傳感器信號一般是微弱的電壓或是電流信號，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的PGA進(jìn)行增益調(diào)整以提高精度和信號調(diào)理。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊可采用高精度ADC芯片(如ADI的AD7792)，帶有SPI和基準(zhǔn)電壓等接口的，對測量元件數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，將采集數(shù)據(jù)傳送給單片機。
[0022]此外，為了提高測量精度和安全性，在電源接口與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊之間設(shè)電源隔離模塊，這樣手機或平板電腦設(shè)備的高頻不會對傳感器造成一定的干擾，傳感器的損壞也不會影響到手機或平板電腦設(shè)備。電源隔離模塊可選擇微功耗的隔離模塊(如TI的DCP系列)，5V轉(zhuǎn)5V，隔離電壓1000V。
[0023]實施例2:如圖2所示，本實用新型實施例公開的是一種與實施例1中基于智能終端的測量設(shè)備配套使用的控制裝置，該裝置可以是運行在智能手機或平板電腦上的應(yīng)用APP，也可以采用硬件實現(xiàn)方式集成到手機或平板上。該控制裝置主要包括接口驅(qū)動單元、設(shè)備型號識別單元、用戶交互單元和更新單元，其中接口驅(qū)動單元裝載測量設(shè)備的接口驅(qū)動(如USB驅(qū)動)，利用其API實現(xiàn)與測量設(shè)備間指令與數(shù)據(jù)的傳送。測量設(shè)備的型號(或傳感器的類型)在出廠時保持在設(shè)備的單片機中，設(shè)備型號識別單元用來通過接口驅(qū)動單元讀取所連接設(shè)備的型號，用戶交互單元根據(jù)設(shè)備型號識別單元讀取的設(shè)備型號，即可獲知所連設(shè)備支持的功能類型，從而可加載與其對應(yīng)的用戶操作界面，通過用戶操作界面獲取用戶的操作指令，并通過接口驅(qū)動單元傳送至測量設(shè)備，顯示測量設(shè)備返回的結(jié)果數(shù)據(jù)。在用戶交互單元，用戶也可進(jìn)行一些功能與參數(shù)的設(shè)置。更新單元即用于檢測和執(zhí)行更新。
[0024]實施例3:如圖3所示，本實用新型實施例公開的是一種基于智能終端的測量系統(tǒng)，包括智能手持終端和實施例1中的基于智能終端的測量設(shè)備，該智能手持終端為手機或平板電腦，目前大多數(shù)手機或平板電腦設(shè)備，都帶有OTG接口，按照OTG接口標(biāo)準(zhǔn)，將會提供5V的電壓和8_以上的供電電流，測量設(shè)備通過配置相應(yīng)的USB接口使用手機或平板提供的電源，例如測量設(shè)備配置Mini USB B型接口，當(dāng)通過USB連接線與智能終端連接時，便可和其通訊并使用其電源。為了方便也可將USB連接線直接固定在測量設(shè)備上。
[°°25]目前手機或平板電腦設(shè)備的系統(tǒng)有1S、Android、Windows等，可使用系統(tǒng)提供的開發(fā)工具以及設(shè)備的接口驅(qū)動程序進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)用軟件的開發(fā)。軟件可以通過手機或平板電腦設(shè)備上的USB端口和測量設(shè)備雙向通訊，軟件的版本還可以通過云端動態(tài)升級，維護(hù)方便。此外APP的開發(fā)應(yīng)使用高效的程序邏輯，加快和傳感器通迅的響應(yīng)速度，提高實時性(如調(diào)用與硬件相關(guān)底層API)。并采用云端實時升級方案，軟件有更新時，可以實時地通知每一個軟件端，使得軟件的更新十分及時，維護(hù)十分方便。
[0026]如圖4所示，實施例3的智能手持終端中軟件的實現(xiàn)方法，主要包括如下步驟:
[0027](I)初始化。實現(xiàn)對驅(qū)動的加載，是否連接傳感器等一系列初始化工作。
[0028](2)檢查更新。檢測是否有網(wǎng)絡(luò)連接，如果有，檢測是否有更新，如果有，提示用戶更新并根據(jù)用戶選擇判斷是否執(zhí)行更新。
[0029](3)識別設(shè)備類型。讀取傳感器的類型信號，加載相應(yīng)的功能模塊。
[0030](4)顯示用戶操作界面。根據(jù)加載的功能模塊，顯示相應(yīng)的操作界面。
[0031](5)用戶交互。判斷是否有用戶操作，若有則執(zhí)行用戶操作指令，若用戶的操作指令為讀取測量數(shù)據(jù)，則向測量設(shè)備發(fā)出讀取指令，并顯示測量設(shè)備反饋的測量結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0032]下面以溫度傳感系統(tǒng)為例來說明本實用新型的在具體應(yīng)用場景的實施情況，基于智能終端的測量設(shè)備的硬件選型可如下:接口芯片采用CH341 USB橋接芯片，該芯片帶有3.3輸出電壓，給單片機MPS430供電，隔離芯片采用DC100505隔離，ADC采用AD7792。溫度傳感器采用NTC10K。手機或平板電腦設(shè)備采用Android系統(tǒng)手機，裝載USB橋接芯片的驅(qū)動，采用Eclipse平臺，開發(fā)在手機或平板電腦上運行的軟件。使用時，將手機或平板電腦設(shè)備通過USB和溫度傳感設(shè)備連接。軟件啟動后，發(fā)出讀取傳感器類型信號指令，通過USB橋接芯片轉(zhuǎn)發(fā)給單片機，單片機收到指令后，將型號從存儲器里讀出來轉(zhuǎn)發(fā)給USB橋接芯片，軟件完成對應(yīng)的初始化后，再讀取USB橋接芯片的測量數(shù)據(jù)，再顯示給用戶，這樣就完成一系列的通迅和交互，實現(xiàn)了溫度的顯示。
[0033]本實用新型具有成本低、便捷性高、使用時間長、操作簡便等優(yōu)點，具有廣泛的市場應(yīng)用和推廣前景。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，所作的修改、替換或改進(jìn)也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.基于智能終端的測量設(shè)備，其特征在于，包括電源及通訊接口模塊、單片機、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及測量元件;所述電源及通訊接口模塊，用于與外部設(shè)備連接，基于OTG接口標(biāo)準(zhǔn)由外部設(shè)備供電，并基于USB通訊協(xié)議與外部設(shè)備通訊;所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊分別與測量元件和單片機連接，用于將測量元件獲取的模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可讀取的數(shù)字信號;所述單片機與電源及通訊接口模塊連接，用于接收外部設(shè)備的指令并輸出測量元件的測量結(jié)果數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能終端的測量設(shè)備，其特征在于，還包括電源隔離模塊，所述電源隔離模塊分別與電源及通訊接口模塊以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接，用于外部供電電源與測量元件間的電壓轉(zhuǎn)換。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能終端的測量設(shè)備，其特征在于，所述電源及通訊接口模塊包括USB接口和USB橋接芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于智能終端的測量設(shè)備，其特征在于，所述電源及通訊接口模塊還包括電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將5V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于智能終端的測量設(shè)備，其特征在于，所述USB接口為MiniUSB B型接口或Micro USB B型接口，USB連接線固定在所述測量設(shè)備上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能終端的測量設(shè)備，其特征在于，所述測量元件為一種或多種傳感器，所述傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、PH傳感器、ORP傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溶解氧傳感器、余氯傳感器、氣體傳感器或電極。7.—種用于根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的測量設(shè)備的控制裝置，其特征在于，包括接口驅(qū)動單元，用于裝載測量設(shè)備接口驅(qū)動，實現(xiàn)與測量設(shè)備間指令與數(shù)據(jù)的傳送;設(shè)備型號識別單元，用于讀取測量設(shè)備的單片機中存儲的測量元件的設(shè)備型號；用戶交互單元，用于根據(jù)具體的設(shè)備型號顯示對應(yīng)的用戶操作界面，獲取并執(zhí)行用戶指令；以及更新單元，用于檢測和執(zhí)行更新。8.基于智能終端的測量系統(tǒng)，其特征在于，包括智能手持終端以及根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的測量設(shè)備，所述智能手持終端為手機或平板電腦，通過USB連接線與測量設(shè)備相連，輸出控制指令至測量設(shè)備并顯示測量結(jié)果。
【文檔編號】G01D21/02GK205449141SQ201521125817
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月29日
【發(fā)明人】楊洋, 徐赟
【申請人】南京奇崛電子科技有限公司