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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 多功能測(cè)量筆
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 多功能測(cè)量筆集成了多種傳感器，可測(cè)量速度，長(zhǎng)度，加速度，角度。功耗低，穩(wěn)定性好。便攜輕巧，體積小，適用范圍廣，操作簡(jiǎn)單。率先將測(cè)量?jī)x器與手機(jī)結(jié)合，不用專(zhuān)門(mén)為其開(kāi)發(fā)顯示終端。理論上，只要是具有串口發(fā)送接收的終端（如PC機(jī)），都可以和測(cè)量筆進(jìn)行通信，方便讀取數(shù)據(jù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 多功能測(cè)量筆集成了多種傳感器，可測(cè)量速度，長(zhǎng)度，加速度，角度。功耗低，穩(wěn)定性好。便攜輕巧，體積小，適用范圍廣，操作簡(jiǎn)單。率先將測(cè)量?jī)x器與手機(jī)結(jié)合，不用專(zhuān)門(mén)為其開(kāi)發(fā)顯示終端。理論上，只要是具有串口發(fā)送接收的終端（如PC機(jī)），都可以和測(cè)量筆進(jìn)行通信，方便讀取數(shù)據(jù)。 多功能測(cè)量筆通過(guò)超聲波測(cè)距傳感器，溫度補(bǔ)償電路以及加速度傳感器獲取外界多種物理量，通過(guò)單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，并通過(guò)藍(lán)牙串口模塊無(wú)線傳輸給接收終端，即手機(jī)（PC機(jī)等設(shè)備也可作為接收終端，理論上只要有串口發(fā)送和接收功能，即可作為多功能測(cè)量筆的接受終端）。其中對(duì)數(shù)據(jù)的處理主要在手機(jī)等終端上完成，以加快響應(yīng)速度。 多功能測(cè)量筆由如下幾個(gè)模塊組成： 藍(lán)牙串口模塊，其通信所用的波特率以及通信配對(duì)口令可通過(guò)設(shè)置其內(nèi)部寄存器設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)和顯示終端的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。 超聲波模塊，模塊工作原理：采用單片機(jī)IO口觸發(fā)測(cè)距模塊，給至少10us的高電平信號(hào)，模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz方波，自動(dòng)檢測(cè)信號(hào)返回，若有信號(hào)返回，通過(guò)IO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2)，集成有溫度補(bǔ)償電路，補(bǔ)償由溫度變化引起的誤差。 電容式加速度傳感器，通過(guò)測(cè)量三個(gè)電容板之間的電壓變化，從而達(dá)到測(cè)量加速度的目的，其通過(guò)SPI與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，達(dá)到測(cè)量加速度的目的。通過(guò)單片機(jī)和藍(lán)牙串口?？鞂PI采集的數(shù)據(jù)傳輸給手機(jī)終端（或其他終端），并在顯示終端上通過(guò)算法，將測(cè)量到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為加速度值和角度。從而實(shí)現(xiàn)了加速度和角度的測(cè)量。板子上集成了5v轉(zhuǎn)3v的穩(wěn)壓電路，很好的解決的單片機(jī)供電電壓與傳感器供電電壓不一致的問(wèn)題。 多平臺(tái)軟件客戶(hù)端支持。 創(chuàng)新點(diǎn)在于，將手機(jī)作為手持顯示設(shè)備，達(dá)到手機(jī)與多功能測(cè)量筆進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的目的，很好的解決了數(shù)據(jù)顯示問(wèn)題，將手機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和傳感器等硬件相結(jié)合，達(dá)到了便攜的目的。其測(cè)量距離為2cm到5m，最大誤差在3mm以?xún)?nèi)，基本滿(mǎn)足日常生活要求。其加速度測(cè)量量程可選，有2g，4g，8g三個(gè)量程，精度可達(dá)量程的0.4%，角度測(cè)量的誤差在1.5°以?xún)?nèi)，均可滿(mǎn)足日常生活需求。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 在日常生活中，測(cè)量不同物理量需要特定的儀器，攜帶不便，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們想到了將多種測(cè)量?jī)x器的功能集成在一起，做一個(gè)便攜式設(shè)備并可以通過(guò)藍(lán)牙與手機(jī)、電腦終端等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將測(cè)量值顯示在手機(jī)、電腦等終端上。 通過(guò)測(cè)距傳感器和加速度計(jì)，可以得到長(zhǎng)度，速度，加速度和角度等信息，將采集的信息通過(guò)單片機(jī)初步處理后通過(guò)串口藍(lán)牙，無(wú)線發(fā)送到手機(jī)等設(shè)備上，在通過(guò)顯示終端由相應(yīng)的軟件處理并顯示在手機(jī)等終端上。 創(chuàng)新點(diǎn)在于，將手機(jī)作為手持顯示設(shè)備，達(dá)到手機(jī)與多功能測(cè)量筆進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的目的，很好的解決了數(shù)據(jù)顯示問(wèn)題，將手機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和傳感器等硬件相結(jié)合，達(dá)到了便攜的目的。其測(cè)量距離為2cm到5m，最大誤差在3mm以?xún)?nèi)，基本滿(mǎn)足日常生活要求。其加速度測(cè)量量程可選，有2g，4g，8g三個(gè)量程，精度可達(dá)量程的0.4%，角度測(cè)量的誤差在1.5°以?xún)?nèi)，均可滿(mǎn)足日常生活需求。 需要解決的技術(shù)關(guān)鍵在于: 1.該設(shè)備與手機(jī)的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)顯示問(wèn)題,通過(guò)藍(lán)牙進(jìn)行數(shù)據(jù)交換并在相應(yīng)手機(jī)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)相應(yīng)軟件來(lái)處理藍(lán)牙傳輸數(shù)據(jù)，并最終顯示在手機(jī)屏幕上。 2.解決便攜問(wèn)題，將多種傳感器集成在一起，做到體積小，功耗低，攜帶方便，讀取數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單。 3.該設(shè)備不但可以與手機(jī)通信，同樣可以與電腦等設(shè)備通信，理論上，只要有串行接口并具備一定計(jì)算能力和顯示功能的設(shè)備，都可以作為多功能測(cè)量筆的顯示終端，極大的方便了數(shù)據(jù)讀取，省去了顯示終端的開(kāi)發(fā)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 多功能測(cè)量筆的突出特點(diǎn)和需要解決的技術(shù)關(guān)鍵有三方面。 第一，其融合多種傳感器和單片機(jī)，可以對(duì)多種物理量進(jìn)行測(cè)量，可以滿(mǎn)足日常生活所需精度，便攜性好。 第二，多功能測(cè)量筆與智能手機(jī)等其他設(shè)備（如電腦）的融合為用戶(hù)提供了一個(gè)方便快捷直觀的手持顯示設(shè)備，方便讀取數(shù)據(jù)。技術(shù)關(guān)鍵在于藍(lán)牙通信和對(duì)手機(jī)操作平臺(tái)的軟件開(kāi)發(fā)。 第三，低功耗，節(jié)能省電。 由于該產(chǎn)品可測(cè)量多種物理量，且可以與手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，顯示方便，目前在國(guó)內(nèi)無(wú)相關(guān)專(zhuān)利，實(shí)用性高，應(yīng)用前景廣泛。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 已經(jīng)完成制作，可以實(shí)體展示
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物，產(chǎn)品、圖片、錄像、現(xiàn)場(chǎng)演示均可
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 多功能測(cè)量筆為便攜式手持設(shè)備，使用方式如下: 1.打開(kāi)手機(jī)或電腦等設(shè)備上的為多功能測(cè)量筆開(kāi)發(fā)的軟件客戶(hù)端，并通過(guò)軟件上的連接鍵無(wú)線連接到多功能測(cè)量筆。 2.可以通過(guò)手機(jī)等設(shè)備軟件上的功能按鈕選擇所需測(cè)量的物理量，如長(zhǎng)度，角度，加速度，速度等。 3.通過(guò)藍(lán)牙模塊與手機(jī)等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在手機(jī)等設(shè)備上顯示出測(cè)量數(shù)值，方便直觀。由于手機(jī)的普及使其有很強(qiáng)的推廣性。 多功能測(cè)量筆的優(yōu)勢(shì)是適用范圍： 其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)在于體積小，功耗低，讀取數(shù)據(jù)方便可以手機(jī)等交換數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品可應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ钪?，可滿(mǎn)足人們對(duì)物理量測(cè)量的基本要求，應(yīng)用范圍非常廣泛。例如，測(cè)了家具長(zhǎng)寬高，斜坡的角度，車(chē)輛的速度等等。 由于該產(chǎn)品可測(cè)量多種物理量，且可以手機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，顯示方便，目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)相關(guān)專(zhuān)利，實(shí)用性高，由于手機(jī)的普及，故該設(shè)備易于普及，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前國(guó)內(nèi)存在很多測(cè)量?jī)x器，其精度各異，測(cè)量的物理量也不一樣。 在測(cè)量?jī)x器的研究上，國(guó)內(nèi)和國(guó)際上的相關(guān)技術(shù)都已經(jīng)相對(duì)成熟，如超聲波測(cè)距，加速度傳感器，都已十分成熟，可以模塊化，商業(yè)化生產(chǎn)。所以，要在測(cè)量技術(shù)上有所突破非常困難，但可提出具有創(chuàng)新性的思路和想法，是測(cè)量工具更加便攜，方便，易于讀取數(shù)據(jù)。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外對(duì)測(cè)距，測(cè)速以及測(cè)量加速度和角度等儀器的研究都已非常成熟，從大尺寸測(cè)量，到微納級(jí)測(cè)量都取得了非常大的突破和進(jìn)步，日常生活中的測(cè)量則更加成熟。但是，現(xiàn)在也出現(xiàn)了測(cè)量工具便攜性差，讀取數(shù)據(jù)不方便等因素，而我們的測(cè)量筆可以很好的解決這些生活中測(cè)量出現(xiàn)的問(wèn)題。 多功能測(cè)量筆集成了超聲波傳感器，加速度傳感器，并可通過(guò)算法算出長(zhǎng)度，速度，和角度，實(shí)現(xiàn)多種物理量的測(cè)量，并可與手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙交換數(shù)據(jù)，通過(guò)在手機(jī)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的相應(yīng)軟件顯示數(shù)據(jù)。功耗低，精度可滿(mǎn)足日常生活需求。 本產(chǎn)品較國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)在于： 1.率先將測(cè)量?jī)x器與手機(jī)等設(shè)備相結(jié)合，可不用專(zhuān)門(mén)為其開(kāi)發(fā)讀取數(shù)據(jù)的設(shè)備，且由于手機(jī)的大范圍普及，故該產(chǎn)品的普及性高。該模塊同樣可以和PC機(jī)通信。通過(guò)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的PC機(jī)上的軟件，即可實(shí)現(xiàn)測(cè)量筆與PC的通信。理論上，只要是具有串口發(fā)送接收的終端，安裝相應(yīng)開(kāi)發(fā)的軟件后，都可以和測(cè)量筆進(jìn)行通信，方便讀取數(shù)據(jù)。 2.將多種傳感器集成在一起，可測(cè)量多種物理量，功耗低。 3.所應(yīng)用的傳感器的技術(shù)都已非常成熟，穩(wěn)定性好。 4.便攜輕巧，體積小，適用范圍廣，使用方便，操作簡(jiǎn)單，易于推廣。 5.在國(guó)內(nèi)尚無(wú)相應(yīng)專(zhuān)利，可申請(qǐng)專(zhuān)利。
