專(zhuān)利名稱(chēng)：一種數(shù)顯智能圓規(guī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)顯智能圓規(guī)，屬于一種能夠作圖、測(cè)量、計(jì)算和數(shù)字顯示的圓規(guī)，屬工程作圖、教學(xué)科研作圖領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
授權(quán)公告號(hào)CN1478661、名稱(chēng)“自動(dòng)顯數(shù)圓規(guī)”，該圓規(guī)主要由扇形齒輪、小齒輪和數(shù)盤(pán)組成。特點(diǎn)是扇形齒輪和小齒輪有機(jī)的結(jié)合隨圓規(guī)腿的張合而帶動(dòng)數(shù)字盤(pán)有序的轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)字盤(pán)即顯示圓規(guī)的半徑值。其不足之處在于僅能夠通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)顯示半徑值，通過(guò)數(shù)字盤(pán)讀數(shù)不方便，而且不能測(cè)量多種幾何量如角度，弧度，不具備計(jì)算功能如計(jì)算三角形面積。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種數(shù)顯智能圓規(guī)。普通圓規(guī)只能單一地畫(huà)圓，不能將相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，有較大的局限性。機(jī)械顯數(shù)圓規(guī)讀數(shù)不便且功能單一。本發(fā)明可以動(dòng)態(tài)測(cè)量并實(shí)時(shí)顯示相關(guān)數(shù)據(jù)(如半徑、角度、面積、弧長(zhǎng)等)，并且精度較高，適用于快速作圖。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種數(shù)顯智能圓規(guī)，在圓規(guī)的左臂下方，安裝了測(cè)量角度的傳感器。在圓規(guī)的中間，安裝了控制和顯示電路。在圓規(guī)上部，安裝了測(cè)量半徑的傳感器。在圓規(guī)頂端，安裝了三個(gè)控制按鍵，分別是復(fù)位按鍵、功能選擇按鍵和確認(rèn)按鍵。
綜合使用傳感器、單片機(jī)和微型數(shù)碼管，將普通圓規(guī)在作圖時(shí)的半徑、角度測(cè)量并顯示出來(lái)，在這此基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)算并實(shí)時(shí)顯示弧長(zhǎng)和相應(yīng)圖形面積。參看電路原理圖，
測(cè)量部分圓規(guī)作圖時(shí)的半徑和兩臂轉(zhuǎn)過(guò)的角度經(jīng)傳感器電路及振蕩電路，轉(zhuǎn)化為頻率值，通過(guò)單片機(jī)準(zhǔn)確測(cè)量。
數(shù)據(jù)處理和顯示部分單片機(jī)采集測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)功能選擇將數(shù)據(jù)處理計(jì)算得出半徑或角度或面積值后送給顯示部分。驅(qū)動(dòng)電路點(diǎn)亮數(shù)碼管，實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。
控制部分三個(gè)按鍵分別是復(fù)位按鍵、功能選擇按鍵、確認(rèn)按鍵。單片機(jī)掃描三個(gè)按鍵，以確定是哪個(gè)按鍵按下，再做出相應(yīng)的控制或反應(yīng)。
程序部分采用分支程序設(shè)計(jì)和復(fù)雜的浮點(diǎn)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)整體控制和角度、弧度和面積計(jì)算。
本發(fā)明的有益效果基本功能——作圖時(shí)本發(fā)明能實(shí)時(shí)顯示圓規(guī)張開(kāi)的半徑大小，能實(shí)時(shí)顯示圓規(guī)畫(huà)弧時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)角的大小。半徑測(cè)量精度達(dá)到1毫米，角度測(cè)量精度達(dá)到2度，與實(shí)際相符。測(cè)量計(jì)算功能——通過(guò)按鍵選擇，本發(fā)明能測(cè)量并計(jì)算弧長(zhǎng)、圓面積、三角形面積、平行四邊形面積、扇形面積、橢圓面積，結(jié)果達(dá)到3位有效數(shù)字。


圖1為電路原理示意圖。
圖2為結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為程序流程圖。
圖2中1、測(cè)量角度的傳感器；2、控制和顯示部分電路；3、測(cè)量半徑的傳感器；4、復(fù)位按鍵；5、功能選擇按鍵； 6、確認(rèn)按鍵。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖2所示，結(jié)構(gòu)部分，在圓規(guī)左臂下方安裝一測(cè)量角度的傳感器，在圓規(guī)的中間部分，安裝測(cè)量半徑的傳感器，圓規(guī)的兩臂帶動(dòng)此兩傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器即輸出相應(yīng)的電量，此電量經(jīng)振蕩電路轉(zhuǎn)換成頻率值，輸入給單片機(jī)測(cè)量。單片機(jī)采集數(shù)據(jù)量后，轉(zhuǎn)換成為半徑值，角度值，并實(shí)時(shí)顯示。通過(guò)功能選擇按鍵，單片機(jī)還可將此量計(jì)算后轉(zhuǎn)換成為圖形的弧度值，面積值顯示出來(lái)。在圓規(guī)頂端安裝三個(gè)按鍵，分別是復(fù)位按鍵、功能選擇按鍵和確認(rèn)按鍵。通過(guò)此三按鍵選擇使用功能。
如圖3所示，打開(kāi)電源后，按一下復(fù)位鍵，圓規(guī)開(kāi)始工作，屏幕顯示001。
以下是各功能使用說(shuō)明一、測(cè)半徑(直線)大小，畫(huà)確定半徑的圓按下功能選擇鍵，至屏幕顯示001，按下確認(rèn)鍵，圓規(guī)進(jìn)入功能一。屏幕顯示值為半徑(直線)的長(zhǎng)度，打開(kāi)圓規(guī)兩臂直至屏幕顯示為所需的半徑值即可，用此值即可畫(huà)確定半徑的圓。
二、畫(huà)角、測(cè)角的大小按下功能選擇鍵，至屏幕顯示002，按下確認(rèn)鍵，圓規(guī)進(jìn)入功能二。輕握?qǐng)A規(guī)帶傳感器的一臂固定不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)圓規(guī)，屏幕會(huì)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)過(guò)的角度值。利用此值可畫(huà)確定角度的角，也可用來(lái)測(cè)角的大小。
三、畫(huà)弧，測(cè)弧長(zhǎng)按下功能選擇鍵，至屏幕顯示003，按下確認(rèn)鍵，圓規(guī)進(jìn)入功能三。屏幕首先顯示的是半徑值的大小，打開(kāi)圓規(guī)兩臂至需要值后按下確認(rèn)鍵，輕握?qǐng)A規(guī)帶傳感器的一臂固定不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)圓規(guī)，屏幕會(huì)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)過(guò)的弧度值。
四、測(cè)圓面積
按下功能選擇鍵，至屏幕顯示004，按下確認(rèn)鍵，圓規(guī)進(jìn)入功能四。屏幕首先顯示的是半徑值的大小，用圓規(guī)兩臂測(cè)量圓的半徑，再按一下確認(rèn)鍵，屏幕即顯示此圓的面積。
五、測(cè)三角形面積按下功能選擇鍵，至屏幕顯示005，按下確認(rèn)鍵，圓規(guī)進(jìn)入功能六。屏幕首先顯示的是線段長(zhǎng)度的大小，首先用圓規(guī)兩臂測(cè)量三角形的a邊，按下確認(rèn)鍵；再測(cè)b邊，按下確認(rèn)鍵；最后測(cè)c邊，按下確認(rèn)鍵，屏幕即顯示此三角形面積。六、測(cè)平行四邊形面積按下功能選擇鍵，至屏幕顯示006，按下確認(rèn)鍵，圓規(guī)進(jìn)入功能七。屏幕首先顯示的是線段長(zhǎng)度的大小，首先用圓規(guī)兩臂測(cè)量平行四邊形的a邊，按下確認(rèn)鍵；再測(cè)b邊，按下確認(rèn)鍵；最后測(cè)對(duì)應(yīng)的對(duì)角線c，按下確認(rèn)鍵，屏幕即顯示平行四邊形面積。
七、測(cè)扇形面積按下功能選擇鍵，至屏幕顯示007，按下確認(rèn)鍵，圓規(guī)進(jìn)入功能八。屏幕首先顯示的是半徑的大小，打開(kāi)圓規(guī)兩臂至需要值后按下確認(rèn)鍵，然后輕握?qǐng)A規(guī)帶傳感器的一臂固定不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)圓規(guī)。從扇形的一邊旋轉(zhuǎn)至另一邊，屏幕會(huì)顯示所測(cè)扇形的面積。
八、測(cè)橢圓面積按下功能選擇鍵，至屏幕顯示008，按下確認(rèn)鍵，圓規(guī)進(jìn)入功能五。屏幕首先顯示的是線段長(zhǎng)度的大小，首先用圓規(guī)兩臂測(cè)量圓橢圓的長(zhǎng)軸，按下確認(rèn)鍵，再測(cè)一下短軸，按下確認(rèn)鍵，屏幕顯示的即是橢圓的面積。
根據(jù)以上實(shí)例，現(xiàn)描述其電路連接關(guān)系
如圖1所示，傳感器C6和傳感器R13將測(cè)量的幾何量分別轉(zhuǎn)換為電容變化量和電阻變化量，輸入出給振蕩集成芯片U2A和振蕩集成芯片U2B。經(jīng)振蕩集成芯片U2A、U2B、電阻R12、R14、R15、電容C2、C5組成的振蕩電路轉(zhuǎn)換為頻率不同的方波后，分別輸出至單片機(jī)U1的8腳和9腳。單片機(jī)U1和其內(nèi)部程序測(cè)量出它8腳和9腳的方波的頻率后，分別轉(zhuǎn)換為半徑值和角度值，還可將半徑值和角度值加以運(yùn)算后，得出弧度值和多種圖形的面積值然后通過(guò)電阻R1至電阻R8、R18至電阻R20、三極管Q1至三極管Q3輸出到顯示部分電路，點(diǎn)亮數(shù)碼管DS1至數(shù)碼管DS3，顯示出實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)值?？刂撇糠钟呻娮鑂9至電阻R11、按鍵S1至S3、電容C1組成。按鍵S1至S3為3個(gè)不同功能的按鍵，按下按鍵后，按鍵S1至按鍵S3三個(gè)按鍵的信號(hào)分別由單片機(jī)U1的1、6、7腳送入單片機(jī)U1內(nèi)部，由程序處理后產(chǎn)生控制信號(hào)控制測(cè)量和顯示任務(wù)。電容C9和穩(wěn)壓二極管D1給整個(gè)電路提供5V的穩(wěn)定電壓。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)顯智能圓規(guī)，其特征是在圓規(guī)的左臂下方，安裝了測(cè)量角度的傳感器，在圓規(guī)的中間，安裝了控制和顯示電路，在圓規(guī)上部，安裝了測(cè)量半徑的傳感器，在圓規(guī)頂端，安裝了三個(gè)控制按鍵，分別是復(fù)位按鍵、功能選擇按鍵和確認(rèn)按鍵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)顯智能圓規(guī)，其特征是傳感器C6和傳感器R13將測(cè)量的幾何量分別轉(zhuǎn)換為電容變化量和電阻變化量，輸入出給振蕩集成芯片U2A和振蕩集成芯片U2B。經(jīng)振蕩集成芯片U2A、U2B、電阻R12、R14、R15、電容C2、C5組成的振蕩電路轉(zhuǎn)換為頻率不同的方波后，分別輸出至單片機(jī)U1的8腳和9腳。單片機(jī)U1和其內(nèi)部程序測(cè)量出它8腳和9腳的方波的頻率后，分別轉(zhuǎn)換為半徑值和角度值，還可將半徑值和角度值加以運(yùn)算后，得出弧度值和多種圖形的面積值然后通過(guò)電阻R1至電阻R8、R18至電阻R20、三極管Q1至三極管Q3輸出到顯示部分電路，點(diǎn)亮數(shù)碼管DS1至數(shù)碼管DS3，顯示出實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)值?？刂撇糠钟呻娮鑂9至電阻R11、按鍵S1至S3、電容C1組成。按鍵S1至S3為3個(gè)不同功能的按鍵，按下按鍵后，按鍵S1至按鍵S3三個(gè)按鍵的信號(hào)分別由單片機(jī)U1的1、6、7腳送入單片機(jī)U1內(nèi)部，由程序處理后產(chǎn)生控制信號(hào)控制測(cè)量和顯示任務(wù)。電容C9和穩(wěn)壓二極管D1給整個(gè)電路提供5V的穩(wěn)定電壓。
全文摘要
一種數(shù)顯智能圓規(guī)，在圓規(guī)的左臂下方，安裝了測(cè)量角度的傳感器。在圓規(guī)的中間，安裝了控制和顯示電路。在圓規(guī)上部，安裝了測(cè)量半徑的傳感器。在圓規(guī)頂端，安裝了三個(gè)控制按鍵，分別是復(fù)位按鍵、功能選擇按鍵和確認(rèn)按鍵。本發(fā)明的基本功能——作圖時(shí)本發(fā)明能實(shí)時(shí)顯示圓規(guī)張開(kāi)的半徑大小，能實(shí)時(shí)顯示圓規(guī)畫(huà)弧時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)角的大小。半徑測(cè)量精度達(dá)到1毫米，角度測(cè)量精度達(dá)到2度，與實(shí)際相符。測(cè)量計(jì)算功能——通過(guò)按鍵選擇，能測(cè)量并計(jì)算弧長(zhǎng)、圓面積、三角形面積、平行四邊形面積、扇形面積、橢圓面積，結(jié)果達(dá)到3位有效數(shù)字。
文檔編號(hào)B43L9/02GK101058277SQ20071006544
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者張金靈, 蔡群英, 葉謀奮, 蔡天芳, 王玉鳳, 陳征 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)