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多功能U盘控制器测量仪记录仪

阅读：587发布：2023-01-21

专利汇可以提供多功能U盘控制器测量仪记录仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且多功能U盘控制器测量仪记录仪现在U盘的使用已经非常普遍，但是U盘除了存储数据外，基本上没有其他功能了，本发明就是设计制作了一种U盘除保留了存储数据的原有功能外，还可以采用在电脑上修改 U盘内文件内容的方法来实现对整个装置中的控制测量记录系统的参数进行设置，而且还可以采用直接在电脑上读取文件的方式获取装置系统记录的各种工作状态，让U盘轻松具有了控制、测量、记录、通讯等功能，使用和操作非常方便，利用U盘的基本特性实现了装置功能的配置改变以及装置状态的记录，并且其功能可以通过扩展连接模块进一步的拓展，改变并降低了人们对于控制、测量、记录装置等复杂程度较高装置的操控难度，智能化和自动化设计思想帮助人们对于生活领域、控制领域中的相关应用变得不再那么专业并且更加得心应手。，下面是多功能U盘控制器测量仪记录仪专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于U盘形式的多功能控制器、测量仪、记录仪，也可以称为一种带控制测量记录的多功能U盘，其特性是外观比普通U盘多了一个USB母口（其接口方式不局限于此），用于该装置控制测量的输入输出，使用跟普通U盘相似，除了保留普通U盘存储数据的功能外，不但可以采用在电脑上修改U盘内文件内容的方法来实现对整个装置中的控制测量记录系统的参数进行设置，而且还可以采用直接在电脑上读取文件的方式获取装置系统记录的各种工作状态，通过上述方法实现控制输出、测量输入、记录测量状态、通讯连接、时钟计时等单种功能或多种组合功能，是一种直接连接到充电宝、DC5V电源的单功能或多功能组合并具有功能扩展的装置。
2.根据权利要求1所述，功能设置方式：像使用普通U盘一样在电脑端或者移动设备比如手机（需要支持FAT文件系统）端打开该U盘内的配置文件，双击打开该文件直接进行参数修改后存盘，就能改变装置功能或者运行参数，不再需要繁琐的按钮或者昂贵的显示器（也可以选择带有此类外设），也不论采用了哪种型号的单片机，该种设置方式是相同的。
3.根据权利要求1所述，其控制输出功能方式：通过控制USB的输出端口，可以直接控制输出开关量、模拟量、高速脉冲包括但不仅仅是PWM，也可以通过输出端口的通讯功能直接连接外部的具有相同通讯协议的其他设备进行远端控制。
4.根据权利要求1所述其测量功能方式：通过母口的数据线可以直接输入模拟量、开关量，进行模拟量的测量或计数等，也可以使用数据线的通讯方式与外部的变送器等连接，从变送器读取数据。
5.根据权利要求1所述其记录仪功能方式：该U盘不但可作为存储器而且具有数据自动记录功能，通过其存储器直接对连接U盘的输入量和输出量状态等进行记录，记录的格式为excel表格能够直接打开的文件格式并具有记录的时钟时间，读取记录的方式简单，直接插到电脑上双击打开或者复制到电脑上处理即可。
6.根据权利要求1所述，功能开放扩展功能：可以设计不同的连接USB母口的模块实现不同的功能要求。

说明书全文

多功能U盘控制器测量仪记录仪

技术领域

[0001] 本发明装置是用U盘在电脑上的读写特性直接对装置的内部参数进行配置，从而形成一个像操作U盘那样设置使用简单但功能多样化的自动化控制装置，给控制、测量、数据记录、通讯等系统中内部参数设定和修改方面提供了一种非常便利的手段。

背景技术

[0002] 目前人们对U盘的认识就是一个可以存储数据（比如文件、照片等）的装置，并且使用简单，人人都会用，但对于控制系统、测量系统、记录仪系统的认识就是一个复杂而且需要专业人士才能操纵的装置，如果将两者结合在一起后像U盘那样操作简单而且还能完成复杂的控制、测量、记录甚至通讯等功能并且这些实现的功能变化还能利用简单的U盘的文件操作实现，就是我们这次设计的要点。

发明内容

[0003] 本发明装置就是将U盘功能和控制、测量、记录等功能结合在一起的一个小型装置，其外形大小像一个普通的U盘，见说明书附图中的图1、图2，但功能却是集成了U盘、控制、测量、记录等多种功能，具体设计是将控制系统中的存储器（不仅仅指CPU内部存储，也包括外置扩展存储器）的一部分配置为U盘存储器，并在系统中预留文件存储空间和文件系统空间，同时内部预置USB协议和文件操作协议使得可以在电脑上使用操作系统操作该部分存储，就相当于是一个U盘，而该部分存储在控制系统的程序中也可以进行访问，即与U盘部分共用该部分存储，控制程序解析这个U盘的文件系统和其中文件，并从中获得相关功能参数，进行相应驱动输出或输入。

[0004] 简单地说，该装置U盘在电脑操作系统格式化（如附图7）后通过复制一个用于配置参数文件到U盘，然后在U盘内部解析该文件系统和其中的文件内容，获得相关的用于控制、测量或者记录的相关参数，最终按照这些参数进行相关的控制、测量、记录等操作。

[0005] 输出形式示意图见图3、图4。

[0006] USB母座的接口见图5装置内部框图见附图中的图6
配置文件格式如图8
记录仪格式如图9。

附图说明

[0007] 图1、2 是说明整体结构可以是但不局限于L型或者I型，只要保证接口方面符合USB协议即可，公头的形式可以是USB-A型、B型、mini头、MICRO头、C-TYPE头中的任何一种。

[0008] 其中的数码显示并不是必须的，按照装置功能要求可有可无，同时可以程序关闭或者打开显示。

[0009] 另一个接口是USB母座，是装置面向应用的输入输出接口，接口定义根据功能要求不同具有不同的定义，可以直接接入传感器、运动部件、控制模块、变送器等，直接接入的传感器比如温度传感器或者直接接入运动部件比如风扇等。

[0010] 图3是示意一个单纯接入传感器或者一个运动装置的接口形式，其中“与母座连接的公头接口”是指直接插入本装置的母座，“传感器线”是指连接传感器探头的电缆线，或者连接运动装置比如DC5V的小功率电风扇的电源线。

[0011] 图4是示意一种连接控制功能模块或者变送器的模块形式，“与母座连接的公头接口”是指直接插入本装置的母座，“模块接口”是根据不同的模块决定的输入输出的接口，其定义与模块有关。“功能模块”是专门设计的不同功能的模块。

[0012] 图5母座的接口定义：
其中1”DC5V+/可控输出0”是指该口可以当作电源使用，比如外接有源传感器时用到的电源，也可以当作可控输出的接口，比如用来驱动直流小风扇/LED灯时的调速调光输出。

[0013] 2”输入输出1/UART-TX”是指该口可根据不同功能定义为输入，也可以定义为输出，还可以定义为通讯方式下的发送端。

[0014] 3”输入输出2/UART-RX”是指该口可根据不同功能定义为输入，也可以定义为输出，还可以定义为通讯方式下的接收端。

[0015] 4是电源地。

[0016]附图6
是说明该装置的内部结构和功能模块组成，其中标准USB接口是指USB公头是连接电脑或者充电宝等DC5V电源的接口。

[0017] 装置USB母座接口是指装置的母座接口，是输入输出的通道，是用来连接各种功能外设的。

[0018] USB内部协议：是指装置内相关USB接口的物理层、连接层、传输层以及应用层的相关协议，装置按照标准USB2.0全速接口方式进行了配置，并预置了相关的软件接口协议。

[0019] MCU是指控制整个装置的U盘文件处理和控制、测量、记录等程序的处理装置。

[0020] 存储器物理上可以是单独的CPU内部存储，也可以是外部扩展存储，按照功能划分为了4部分：其中文件存储是用来预留给配置文件复制到U盘使用。

[0021] 文件系统是用来存储文件系统并预留记录仪记录的存储空间。

[0022] 文件系统解析是内部程序使用，解析配置文件。

[0023] 内部程序是存储控制功能程序并处理文件系统的相关流程。

[0024] 日历：是指装置配备日历时钟，可以记录日期和时间，主要用于记录仪。

[0025] 数码管、驱动是硬件部分，根据不同功能显示不同的数据，如温度计时显示温度等。

[0026] AD\PWM\UART\DIO和接口驱动是指内部硬件配置的模块，分别对应模拟量输入输出、高频脉冲输入输出模块、通讯模块以及成规的数字输入输出模块。

[0027] 图7是一个windows操作系统的界面，很常规，但是需要注意的是该格式化界面内，本装置需要要求设置为”fat”格式和“快速格式化”格式，才能完成正常的格式化，这跟操作系统和本装置的USB容量有关。

[0028] 图8这是个配置文件示意，是用来改变本装置的功能和参数的，顺序无所谓，只需要改变*号的行位置，本装置的功能就会自动按照该行显示的功能运行，该行内的数字参数也可以修改，用来对该功能进行优化或者按照个人的喜好进行适当调整。

[0029] 图9这是一个记录仪的示意图，是windows操作系统中excel软件能够识别的.CSV格式文件，记录了装置的当时日期时间、AD1、AD2等参数的历史记录值。

[0030] 只要在配置中启动了记录仪功能，装置会自动开始按照设置的间隔进行记录，记满后可以按照设置循环覆盖记录还是停止记录。

具体实施方式

[0031] 本装置具体采用单片机作为控制芯片，利用其内部存储器或者外部扩展的存储器设计成U盘，外加时钟、外围驱动芯片等组成整个系统装置。

[0032] 首次将该装置插入电脑的USB接口上时，跟普通U盘一样会被操作系统找到，当鼠标点击该U盘盘符时，操作系统会提示该U盘未格式化，需要格式化，这时点击是，当出现格式化界面后，选择“FAT”文件系统和“快速格式化”进行格式化即可。

[0033] 将预先准备好的配置文件复制到该U盘中，就完成了一般地配置。

[0034] 也可以自主进行格式化，再次复制保留先来的配置文件即可。

[0035] 上述过程是该装置生产过程中需要操作的步骤，当使用人员拿到该U盘时，已经跟普通U盘一样了，并且在电脑上打开就能看到盘里具有一个配置文件或者记录文件。

[0036] 配置文件名和格式为：config.txt（当然可以预先约定为别的文件名字，实现的方式是一样的）。

[0037] 双击并打开该配置文件，选择自己想要的功能，然后将*号移动到该行行首上即可更换为该行上的功能。

[0038] 因此，该装置预置了很多功能项（并在不断的增加新功能），使用者仅仅在电脑上打开这个配置文件选择行号即可实现自己想要的该行功能。

[0039] 配置文件格式约定为下列格式如图8（当然也可以其他格式，实现的方式是一样的）。

[0040] 目前预置的功能主要有：1.调光调速(%)
*2.温度计
3.SOS求救信号(s)
4.人体感应灯
5.盲人行路提示器
6.计数器
7.频率计
8.电量测量仪
9.加热温控器
10.制冷温控器
12.预定开机(s)
13.睡眠关机(s)
14.间歇运行(s)
15.间歇运行并延时关机(s)
16.闪光灯(0.1s)
17.模拟量DA输出控制伺服电机等
18.脉冲发生器
19.自动调速周期(s):
20.自由定制
21.时钟校准
22.记录仪配置
其他功能可以在后期不断的扩展增加。

具体实施方式

[0041] 该装置的优点是：小巧便于携带，供电简单并且安全，克服了U盘功能的单一化，让U盘具有了控制功能、测量功能、记录仪功能等，并且只要稍微懂一点电脑操作就会很快掌握，功能可根据内部预置文件自由选择，真正做到了一机多用。特别是现在移动电源的普及，为这种装置的普及提供了基本的条件，为人们在许多领域为实现简单的控制、测量或者记录等需求提供了一个方便快捷的解决方案。

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具体实施方式

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