专利名称：电子卷尺的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量设备领域，尤其是长度测量领域。
背景技术：
在测量空间距离的长短时，都用传统的卷尺测量，通过尺子上的刻度得到长度数值。如果测量的长度超过尺子的长度，就需要经过多次测量，把每次测量的结果进行累加，得到测量结果。这种测量是靠视觉判断进行，对多次测量的累计计算是靠人工进行的，这些操作很容易造成误差，大大地影响测量精度，准确度只能达到1mm。在测量较长距离时，一人操作很难完成，往往需要两个人配合，增加了劳动量，为了提高测量精度和减轻劳动量，必须对传统的卷尺进行改进。

发明内容
本实用新型的目的为提供一种测量精度高，使用方便的电子卷尺。
实现该目的的技术方案为具有一个壳体，在壳体中装有卷缩的尺子，在壳体上开有尺子进出口，壳体上还装有控制按钮，在尺子的长度方向平行地打有多排小孔，小孔均匀分布，孔径为0.1-100mm，孔距为0.1-100mm，排与排之间即宽度方向上小孔位置均匀地错开，在尺子的正反两侧分别装有发光管和光接收管，发光管和光接收管与光电转换电路连接。光电转换电路与单片机连接，单片机还分别与上电复位电路、键盘开关电路、检测电路和显示电路连接。
电子卷尺工作时，尺子在发光管和光接收管之间移动，光线或者穿过尺子上的小孔或者被尺子遮挡，间断的光信号传递到单片机，被单片机记录。当尺子拉开时，光线每通过一个小孔，单片机记录一次，并进行加法运算，累加的结果就等于尺子拉出的长度；当尺子缩短时，光线每通过一个小孔，单片机记录一次，并进行减法运算，累减的结果就等于尺子缩进的长度。这样，测量时有三种选择方式，只需操作一下按钮，改变单片机的控制程序，就能改变测量方式。
三种测量方式为1、只测量拉开距离；2、只测量收缩距离；
3、拉开收缩都测量，两者差的绝对值就是实际测量结果。
如果测量的长度不超过尺子的长度，用第一种测量方式比较方便，只要将尺子拉开到合适的长度即可，然后按下卷尺上的确定按钮，测量的长度值就固定地显示在液晶显示器上，此时卷尺的拉开或缩进，是不影响测量的，直到再次按下确定按钮。
如果测量的长度超过尺子的长度，就要通过多次测量。电子卷尺只测量拉开的距离，只要将尺子按住在测量的一点上，然后将壳体拉开，测量所拉开的距离，固定卷尺，让尺子自动收缩，其收缩的距离不进行累加，然后再拉开，测量所拉开的距离……，直到测量完毕，卷尺全部收回。由于不需要重新对齐，这种方法测量更简单。而且用这种方式，无论多长距离，整个测量结果不需要任何计算，不用按下任何按钮。
本实用新型的测量精度主要决定于尺子上小孔的孔距和小孔的排数。如在10mm的长度上有5个小孔，孔间距为2mm，如果只有一排孔的话，那么测量的精度就是2mm。图4中，在尺子的宽度方向，有4排小孔，每排有2个检测装置，共有8个检测装置。所以，测量的精度为2mm/(4×2)＝0.25mm，这样的精度，比普通的钢卷尺要高。由于在尺子上打孔，有一定的技术难度，孔的直径不能太小，所以要增加精度，可以考虑增加检测装置的数量，如每排有8个检测装置，共有32个检测装置，则其测量的精度为2mm/(4×8)＝0.0625mm。实际上，对电子卷尺而言，太高的精度是没有用的。
本实用新型具有以下特点(1)测量精度高，普通钢卷尺测量精度为1mm，电子卷尺的基本测量精度为0.25mm，是普通钢卷尺的4倍，根据不同的需要电子卷尺的精度可以达到更高。
(2)尺子长度比较短，实际长度可控制在普通人双手伸开的距离，即1-2米之间，因此一人操作即可轻松完成测量任务，而且还节省了原材料，降低了成本。
(3)可靠性高，电子卷尺测量时对中间过程的距离是不敏感的，如果有部分尺孔被堵，只要每次测量的起始标记和最终标记清晰或每排上4个孔中至少有一个孔是清晰的，就不会影响尺子的测量。


图一为本实用新型电子卷尺测量装置结构示意图图二为单片机P89V51RD2管脚图图三为上电复位电路图图四为键盘开关线路图图五为检测电路图图六为检测装置设置位置示意图图七为单片机与VLCM320240接口电路图具体实施方式
图1显示了在尺子1上打有四排均匀分布的小孔口，在尺子的一侧装有发光二级管，光线通过小孔射到处于尺子另一侧的光敏三级管子上，随着尺子的移动光线逐个穿过小孔，造成明亮交替，光敏三管将光信号转为电信号，与单片机连接。
单片机选P89V51RD2，是一款80C51微控器，包含有64KBFlash和1024字节的数据RAM，图2显示了管脚图。
图3显示了上电复位电路，初始上电后，端口管脚可能是任何一种状态，直到振荡器稳定起振和内部复位逻辑将所有管脚微弱拉高，器件通电后RST管脚上的高电平除了要保持有效上电复位所需的2个机器周期外，还要保持一段时间，以便振荡器能稳定起振。复位后P89V51RD2将进入SoftICE模式，或尝试自动执行ISP引导装载程序，如果该自动执行操作在400ms后仍未成功，器件就开始执行用户代码。
图4显示了含有8个按键的键盘线路，8个按键经上拉电阻拉高后分别接到CPU的P1口8条条I/O线上(P1.0-P1.7)。在无键按下的情况下，P1.0-P1.7线上输入均为高电平。当有键按下时，与按键相连的I/O线将得到低电平输入，其他按键的输入线上仍维持高电平输入。由图可知，P1口的8条I/O线经过与门后，将信号传到INTO引脚(P3.2)上。这样，每当有键按下时，INTO引脚上将有一个下降沿产生，申请中断。在中断服务程序中，首先延时20ms左右，等待按键抖动过去后再对各键进行查询，找到所按键，并转到相应的处理程序中去。
图5显示了检测电路构成情况，当发光二级管通过卷尺上的孔照到光敏三级管时，使光敏三级管通过的电流加大，使施密特触发器CD4093输出为高电平。当卷尺移动使通光孔遮住时，CD4093便输出低电平。卷尺不断移动，CD4093便输出脉冲序列。测出脉冲个数，便可知道卷尺移动经过的孔数，从而计算出距离。为了减少干扰，将光敏三级管整个包起来，头部只露出一个小小的通光孔。同样，将发光二级管整个包起来，头部只露出一个小小的通光孔。只有当将发光二级管的通光孔和光敏三级管的通光孔完全重合，光敏三级管通过的电流才会加大，CD4093才会输出一个上升沿。这样，可以保证每刻只有一个上升沿。8个施密特触发器输出接到单片机P2口的P2.0-P2.7脚。
图6显示了检测装置设置位置情况，图中说明孔径1mm，孔距2mm，竖线1～8捌条线，相临两线之间相距0.25mm。横线有A、B、C、D四条线，每线间隔大约为20mm/(4+1)＝4mm。(尺子厚度大约为20mm)。正常情况下，尺子无论是由右往左移动，还是由左向右移动，其测量最小分辨长度都能达到0.25mm。一共有8个检测装置，由于只有4排孔，则每排孔有2个检测装置。
表1检测装置的设置

表1说明由于体积原因，如果全部放在一起，间隔0.25mm，则很难放置，也容易互相产生干扰。因此，我采用分别排列。做法是每竖线横向距离加6.00mm。结果是任意两个检测装置间距大于6mm。由于卷尺的横向孔距是均匀排列，并且6.00mm是横向孔距2.00mm的整数倍，所以在考虑问题时可以把横向距离6.00mm完全忽略。这样，可以有效地减少干扰，降低成本。
其测量方法是这样的1、检测PA0-PA7的值。它们不可能都为0，也不可能都为1。检测结果保存。
2、检测PA0-PA7的值。与上次检测结果比较。如果有任一位由0变化到1，则保存此次检测结果；相同忽略；如果只有一位由1变化到0，覆盖上次数值，继续检测。
3、当然，在实际测量过程中，很有可能PA0-PA7不只一个为1。所以，要去除多余的1。由于在任一刻只有一个有上升沿(即由0变化到1)，所以采用上升沿计算法。只有上升沿那个是1，其他所有的1都为0。从第2次检测结果起，只有1位数值为1。
4、按上面方法，继续检测。
5、如果每位1的变化顺序是PA0，PA1，PA2，PA3，PA4，PA5，PA6，PA7，则判断尺子是由右向左移动；如果每位1的变化顺序是PA4，PA3，PA2，PA1，PA0，PA7，PA6，PA5，则判断尺子是由左向右移动；如果都不是，则报警。
6、如果是尺子是由左向右移动，将PA0和PA4、PA1和PA3、PA5和PA7互换。互换后，从第2次测量结果开始算起，将起始点定位到PA0；计算在起始点之前已经移动过的距离。计算方法为如果第2次测量结果为PA7＝1，则加0.50mm；PA6＝1，加0.75mm……(见表2)7、由于部分孔有可能堵塞，因此要将堵塞孔排除在外将PA0-PA7视做一列，计算此列经过的次数。计算方法为在上一个循环之后，只要PA0，PA1，PA2，PA3，PA4，PA5，PA6，PA7中有1位为1，就视做经过的次数加1，进入下一个循环。
8、如果在测量结束时，如PA1值为1，则最终结果加0.25mm……(见表2)说明如果位于起始点的孔和位于终止点的孔没有堵塞，并且每一列没有同时堵塞，则不影响其最终结果。
表2差值

图7显示了显示电路的情况，单片机与VLCM320240的接口电路，VLCM320240是一款具有可视化编程图形界面，采用串行控制，内含GB2312简体中文字库及64KB自造图库的液晶图形显示模块。该模块采用台湾EDT公司的蓝膜负显EW32F10BCW具有320×240的点阵分辨率和CCFT背光源。在具体使用时，可通过上位机的用户命令来控制VLCM320240的显示汉字或ASCII字符显示命令中的参数为所显示汉字的两个字节国标码或ASCII字符代码。P89V51RD2的RXD端与VLCM320240 RS232通讯口的BUSY端相连，而将单片机TXD端与模块RX端相连，为保证波特率的准确性，应将P89V51RD2的晶振选取为11.0592MHz。
本实施例具有下列特点1、有多种规格，如适合左手人使用的尺子出口在左面，适合右手人使用的尺子出口在右面。
2、量中，即可以测量两点的内径，也可以测量两点的外径。只要选择不同的测量方式，电子卷尺会自动加减尺子本身的厚度的。
3、子卷尺可以保存测量的历史记录，可以显示测量的时间及测量的距离。可以上下翻页查询。
4、校正误差在出厂时，其尺子本身的误差是可以忽略的，但由于各种原因可能会有些微小偏差。这时，可以进入电子卷尺本身具有的校正功能测量标准1米的距离，如果显示不是1米，可按一下”“校正”键，这时，电子卷尺会更新校正系数。默认情况下，校正系数为1。电子卷尺会自动乘以这个校正系数的，来达到校正误差的功能。
5、单位换算电子卷尺可以显示多种单位，如寸、尺、米、英寸、英尺、市尺、丈、厘米、分米、毫米、码、微米等。甚至，2米，10米等。
6、尺子可以任意更换。
权利要求1.电子卷尺，具有机械结构部分，包括壳体，在壳体中装有卷缩的尺子，在壳体上开有尺子进出口，壳体上还装有控制按钮，其特征为在尺子的长度方向平行地开有多排小孔，小孔均匀分布，排与排之间即宽度方向上小孔位置均匀地错开，在尺子的正反两侧分别装有发光管和光接收管，发光管和光接收管通过光电转换电路与单片机连接，单片机还分别与上电复位电路，键盘开关电路，检测电路和显示电路连接。
2.根据权利要求1所述的电子卷尺，其特征为所述小孔的孔径为0.1-100mm，孔距为0.1-100mm。
专利摘要本实用新型为电子卷尺，涉及长度测量领域，目前使用的传统卷尺通过尺子上的刻度得到长度值，这种测量是靠视觉判断进行，很容易造成操作误差，且精度不高，本实用新型在传统的卷尺上采用多排均匀分布的小孔代替刻度，并采用光电转换电路与单片机连接的技术方案，并将测量结果显示在液晶显示器上，测量结果具有精度高，可靠性高的特点，另外尺子长度比较短，一人操作即可完成测量任务。
文档编号G01B3/10GK2727687SQ20042009308
公开日2005年9月21日 申请日期2004年9月7日 优先权日2004年9月7日
发明者谢广钰, 周敏 申请人:谢广钰