[发明专利]一种数显智能圆规

说明书

技术领域

本发明涉及一种数显智能圆规，属于一种能够作图、测量、计算和数字显示的圆规，属工程作图、教学科研作图领域。

背景技术

授权公告号CN1478661、名称“自动显数圆规”，该圆规主要由扇形齿轮、小齿轮和数盘组成。特点是扇形齿轮和小齿轮有机的结合随圆规腿的张合而带动数字盘有序的转动，数字盘即显示圆规的半径值。其不足之处在于仅能够通过机械结构显示半径值，通过数字盘读数不方便，而且不能测量多种几何量如角度，弧度，不具备计算功能如计算三角形面积。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种数显智能圆规。普通圆规只能单一地画圆，不能将相关数据实时地显示出来，有较大的局限性。机械显数圆规读数不便且功能单一。本发明可以动态测量并实时显示相关数据(如半径、角度、面积、弧长等)，并且精度较高，适用于快速作图。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种数显智能圆规，在圆规的左臂下方，安装了测量角度的传感器。在圆规的中间，安装了控制和显示电路。在圆规上部，安装了测量半径的传感器。在圆规顶端，安装了三个控制按键，分别是复位按键、功能选择按键和确认按键。

综合使用传感器、单片机和微型数码管，将普通圆规在作图时的半径、角度测量并显示出来，在这此基础上进行运算并实时显示弧长和相应图形面积。参看电路原理图，

测量部分：圆规作图时的半径和两臂转过的角度经传感器电路及振荡电路，转化为频率值，通过单片机准确测量。

数据处理和显示部分：单片机采集测量数据，根据功能选择将数据处理计算得出半径或角度或面积值后送给显示部分。驱动电路点亮数码管，实时显示出来。

控制部分：三个按键分别是复位按键、功能选择按键、确认按键。单片机扫描三个按键，以确定是哪个按键按下，再做出相应的控制或反应。

程序部分：采用分支程序设计和复杂的浮点运算实现整体控制和角度、弧度和面积计算。

本发明的有益效果：基本功能——作图时本发明能实时显示圆规张开的半径大小，能实时显示圆规画弧时转过角的大小。半径测量精度达到1毫米，角度测量精度达到2度，与实际相符。测量计算功能——通过按键选择，本发明能测量并计算弧长、圆面积、三角形面积、平行四边形面积、扇形面积、椭圆面积，结果达到3位有效数字。

附图说明

图1为电路原理示意图。

图2为结构示意图。

图3为程序流程图。

图2中：

1、测量角度的传感器；    2、控制和显示部分电路；    3、测量半径的传感器；

4、复位按键；            5、功能选择按键；          6、确认按键。

下面结合附图和实施例对发明进一步说明。

具体实施方式

实施例1：如图2所示，

结构部分，在圆规左臂下方安装一测量角度的传感器，在圆规的中间部分，安装测量半径的传感器，圆规的两臂带动此两传感器转动，传感器即输出相应的电量，此电量经振荡电路转换成频率值，输入给单片机测量。单片机采集数据量后，转换成为半径值，角度值，并实时显示。通过功能选择按键，单片机还可将此量计算后转换成为图形的弧度值，面积值显示出来。在圆规顶端安装三个按键，分别是复位按键、功能选择按键和确认按键。通过此三按键选择使用功能。

如图3所示，打开电源后，按一下复位键，圆规开始工作，屏幕显示001。

以下是各功能使用说明：

一、测半径(直线)大小，画确定半径的圆：

按下功能选择键，至屏幕显示001，按下确认键，圆规进入功能一。屏幕显示值为半径(直线)的长度，打开圆规两臂直至屏幕显示为所需的半径值即可，用此值即可画确定半径的圆。

二、画角、测角的大小：

按下功能选择键，至屏幕显示002，按下确认键，圆规进入功能二。轻握圆规带传感器的一臂固定不动，旋转圆规，屏幕会实时显示当前转过的角度值。利用此值可画确定角度的角，也可用来测角的大小。

三、画弧，测弧长：

按下功能选择键，至屏幕显示003，按下确认键，圆规进入功能三。屏幕首先显示的是半径值的大小，打开圆规两臂至需要值后按下确认键，轻握圆规带传感器的一臂固定不动，旋转圆规，屏幕会实时显示当前转过的弧度值。

四、测圆面积：

按下功能选择键，至屏幕显示004，按下确认键，圆规进入功能四。屏幕首先显示的是半径值的大小，用圆规两臂测量圆的半径，再按一下确认键，屏幕即显示此圆的面积。

五、测三角形面积：