浮标定位仪的制作方法

文档序号:13236469阅读:668来源:国知局

本发明属于电子技术领域,主要应用于水文起点距观测,主要作用就是配合电子经纬仪实时测量并显示起点距。



背景技术:

河流水文站的观测项目,主要有水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温、冰凌、水质、地下水位等项。为了简化测量工作,通常在河流上选择若干测验断面,以这些断面的观测资料代表整条河流。

在断面上设置起点桩,每条测深垂线距起点桩的距离就是起点距。如河道流量测量中,每个测点的位置通过断面、测量水深、起点距和水位来标识,测点的数据即流速。

仪器观测人员在每个浮标到达中断面前,将仪器的照准线瞄准并跟踪浮标,当收到浮标到达中断面的信号后,及时制动仪器,记录当前测量的角度,根据该站的浮标公式计算出相应的起点距。

大部分水文站采用照准仪观测起点距,通过测量c、l、α的值,然后进行人工计算。

人工计算速度慢效率低,而且还容易由于计算人员的疏忽产生错误,影响水文测验的精度。



技术实现要素:

为了提高测验精度,实现浮标起点距自动计算的功能,本发明提供浮标定位仪。

本发明的技术方案:浮标定位仪,包括控制单元、驱动单元、转换单元、存储单元、pcb板、电容和电阻,控制单元连接存储单元,存储单元连接驱动单元,驱动单元连接显示单元。

控制单元采用at89s52芯片,驱动单元采用tm1638驱动器,转换单元采用max232cpe单电源电平转换芯片,存储单元采用cat24c08存储器,其特征是at89s52芯片的xtal1脚经过一个30pf的电容c8接地,电容c8与电容c9并联且与11.0592m赫兹d的晶振并联;

at89s52芯片的xtal2脚经过一个30pf的电容接地,

at89s52芯片的p3.0rxd脚接10k-rp芯片的2脚,

at89s52芯片的p3.1txd脚接10k-rp芯片的3脚,

at89s52芯片的p3.2脚接10k-rp芯片的4脚,

at89s52芯片的p3.3脚接10k-rp芯片的5脚,

at89s52芯片的p3.4脚接10k-rp芯片的6脚,

at89s52芯片的p3.5脚接10k-rp芯片的7脚,

at89s52芯片的p3.6脚接10k-rp芯片的8脚,

at89s52芯片的p3.7脚接10k-rp芯片的9脚,

at89s52芯片的vcc脚经过220uf的电容c7后接地,

at89s52芯片的ad0脚接10k-rp芯片的p0.0脚,

at89s52芯片的ad1脚接10k-rp芯片的p0.1脚,

at89s52芯片的ad2脚接10k-rp芯片的p0.2脚,

at89s52芯片的ad3脚接10k-rp芯片的p0.3脚,

at89s52芯片的ad4脚接10k-rp芯片的p0.4脚,

at89s52芯片的ad5脚接10k-rp芯片的p0.5脚,

at89s52芯片的ad6脚接10k-rp芯片的p0.6脚,

at89s52芯片的ad7脚接10k-rp芯片的p0.7脚,

at89s52芯片的p1.0脚接10k-rp芯片的p1.0脚,

at89s52芯片的p1.1脚接10k-rp芯片的p1.1脚,

at89s52芯片的p1.2脚接10k-rp芯片的p1.2脚,

at89s52芯片的p1.3脚接10k-rp芯片的p1.3脚,

at89s52芯片的p1.4脚接10k-rp芯片的p1.4脚,

at89s52芯片的p1.5脚接10k-rp芯片的p1.5脚,

at89s52芯片的p1.6脚接10k-rp芯片的p1.6脚,

at89s52芯片的p1.7脚接10k-rp芯片的p1.7脚,

at89s52芯片的p2.0脚接10k-rp芯片的p2.0脚,

at89s52芯片的p2.1脚接10k-rp芯片的p2.1脚,

at89s52芯片的p2.2脚接10k-rp芯片的p2.2脚,

at89s52芯片的p2.3脚接10k-rp芯片的p2.3脚,

at89s52芯片的p2.4脚接10k-rp芯片的p2.4脚,

at89s52芯片的p2.5脚接10k-rp芯片的p2.5脚,

at89s52芯片的p2.6脚接10k-rp芯片的p2.6脚,

at89s52芯片的p2.7脚接10k-rp芯片的p2.7脚,

tm1638驱动器的4脚接直流电源正极vcc,

tm1638驱动器的5脚接数字显示器的11脚,

tm1638驱动器的6脚接数字显示器的7脚,

tm1638驱动器的7脚接数字显示器的4脚,

tm1638驱动器的8脚接数字显示器的2脚,

tm1638驱动器的9脚接数字显示器的1脚,

tm1638驱动器的10脚接数字显示器的10脚,

tm1638驱动器的11脚接数字显示器的5脚,

tm1638驱动器的12脚接数字显示器的3脚,

tm1638驱动器的15脚接vcc,

tm1638驱动器的18脚接gnd,

tm1638驱动器的21脚接数字显示器的6脚,

tm1638驱动器的22脚接数字显示器的8脚,

tm1638驱动器的23脚接数字显示器的9脚,

tm1638驱动器的24脚接数字显示器的12脚,

tm1638驱动器的25脚接gnd,

tm1638驱动器的26脚接10k-rp芯片的p1.0脚,

tm1638驱动器的27脚接10k-rp芯片的p1.1脚,

tm1638驱动器的28脚接10k-rp芯片的p1.2脚,

cat24c08存储器的1、2、3、4和7脚接地,

cat24c08存储器的5脚接10k-rp芯片的p1.3脚,

cat24c08存储器的6脚接10k-rp芯片的p1.4脚,

cat24c08存储器的8脚接vcc;

max232cpe单电源电平转换芯片的1脚与3脚之间接1uf的电容c2,

max232cpe单电源电平转换芯片的4脚与5脚之间接1uf的电容c4,

max232cpe单电源电平转换芯片的2脚与16脚之间接1uf的电容c1,且2脚与16脚之间接点通过1uf的电容c3接地,且接vcc;

max232cpe单电源电平转换芯片的14脚与电源连接器的3脚连接,

max232cpe单电源电平转换芯片的13脚与电源连接器的4脚连接,

max232cpe单电源电平转换芯片的6脚与1uf电容c5连接后接地;

max232cpe单电源电平转换芯片的11脚与二极管d1的负极连接,

max232cpe单电源电平转换芯片的12脚与另二极管d2的负极连接,

二极管d1的正极与电阻r1连接且并联二极管d2的正极与电阻r1连接,电阻r1与电阻r2的接点接vcc;vcc接开关;

vcc经10uf的电容c6后接电阻后接地;

起点距的计算方法:

d=c+l×tan(α+β),

式中d——起点距,m

l——基线长度,m;

α——基线与测点或测深垂线间的夹角;

β——后视点与基线的夹角

c——断面上基线端点与断面点之间的距离常数m。

在一般情况,为方便计算,后视点选择基线在线点(简称基线点)。即β取0°。

本发明所述起点距是指河道断面左侧为起点桩位置,断面上测点距起点桩的距离即为起点距。

本发明与经纬仪通过经纬仪的通讯线连接到一起后,配合使用。打开经纬仪和浮标定位仪的电源开关,浮标定位仪不停的自动向经纬仪发送查询指令,经纬仪收到查询指令后将数据发送到浮标定位仪,浮标定位仪会显示出此时的起点距数值且测量精度高,误差小。

调整经纬仪的角度,浮标定位仪显示的数值也会跟着自动改变。通过实时显示起点距,避免人工计算起点距的繁琐。

本发明的工作原理::经纬仪测得的(偏转角度)通过rs232(个人计算机上会有两组rs-232接口,分别称为com1和com2)传递至计算机。将这些数据经过max232cpe单电源电平转换芯片转换信号电平后,传送到at89s52芯片,用户将用户程序编写入cat24c08存储器,传输到at89s52芯片的数据经用户程序执行运算d=c+l×tan(α+β),

式中d——起点距,m

l——基线长度,m;

α——基线与测点或测深垂线间的夹角;

β——后视点与基线的夹角

c——断面上基线端点与断面点之间的距离常数m。

在一般情况,为方便计算,后视点选择基线在线点(简称基线点)。即β取0°。

将运算结果传输到tm1638驱动器,tm1638驱动器驱动共用数码管显示数据。

与人工计算相比,使用本发明浮标定位仪可以快速,准确的计算出起点距。由于采用了单片机进行数据的处理,不仅很大程度的提高了工作效率,而且提高了测量的精度。

具体实施方式

实施例

先给电脑安装上通用的串行驱动,在自带的驱动光盘中,或者网上能够很方便的搜索并下载下来。安装完成后,插上本发明浮标定位仪所带的usb转串口后,在电脑的设备管理器中查看到对应的驱动信息。

插上usb口的对应数据线后,具体操作如下:

win7系统下,右键单击“计算机”→左键选择“属性”→左键单击“设备管理器”→左键单击“端口”查看到usb—serialch340(或com3)。

打开起点距自动计算的电源开关,数码管先显示123.4,后转为显示初始的c值100.0,说明计算器进入到工作模式或者参数修改模式。

打开串口调试软件,选择对应的通讯com口;

如果在“串口大师”的串口选择的下拉黑色小三角形中找不到对应于在电脑的设备管理器的端口中显示的com编号。可以修改设备管理器中的com口编号。

具体操作如下:

进入到对话框后,右键单击“usb—serialch340(或com3)”;

左键单击“属性”→左键选择“端口设置”→左键选择“高级”→左键单击com端口号(p)后面的黑色小三角,从中选择所要修改的端口号。

如选择com2,单击该对话框的“确定”按钮。然后再单击对话框中的”确定”按钮。

即可查看到设备管理器对话框中的端口哪一行下的子菜单的信息已改变为com2。

选择好和设备管理器中一致的com口后,设置波特率未1200,数据位8,校验位no,停止位1,点击“打开串口”按钮;

发现串口大师对话框中不停的出现一个向上的箭头。这是计算机正在不停的向经纬仪发送查询指令。

按照指定的格式输入要修改的断面上基线端点与断面点之间的距离常数c值和基线长度l值,在串口调试助手的数据输入框中输入的数据格式为c+abdefg或l+hjikmn,a、b、d、e、f、g、h、j、i、k、m、n均为任意整数,即对应参数的大写字母后添加上“+”或“-”号,再加6个数字,其中c、l必须大写,前3位对应整数部分,后3位对应小数部分,数据位数不足时补0,整数在前补0,小数在后补0;

例如:输入c+123456,表示基线点到0点桩的距离是123.456m,点击“发送”按钮,显示器上显示出123.4(保留四位有效数字);

同理输入l+012050,表示基线长为12.05m.点击“发送”按钮,显示器显示12.05(保留四位有效数字),设置完成。

例如:在对话框中输入l+234567表示修改后的l的数值为234.567米,点击“发送”按钮后,显示器显示连小数点5位(即3位整数和一位小数,234.5)。输入要修改的数据后数码管会自动显示,即3位整数和一位小数,实际在计算器内部真正参加运算的是3位整数和3位小数(即123.456米和234.567米)。

电脑模拟经纬仪向浮标定位仪其发送对应格式的数据。

在”串口大师”下面的对话框中输入“123456712345450000000da”,即21个数字加上两个字母da,注意必须以两个字母da结尾。前面的21个数字中真正有用的是最后7个数据。最后七位数字中前三位表示水平角度的度数,中间两位表示分。后两位表示秒。“123456712345450000000da”表示0度0分0秒。在”串口大师”下面的对话框中输入“123456712345450000000da”点击发送后,计算器显示的是c对应的数值。

在”串口大师”下面的对话框中输入“123456712345450450000da”点击发送后,计算器显示的是c+l对应的数值。

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