无线传峰值到上位机扭力扳手WIFI/蓝牙通讯：本系统以可输出扭矩峰值数据的智能扭力扳手为核心，通过WIFI或蓝牙两种无线通讯方式，将测量得到的扭矩峰值数据实时传输至终端上位机，实现扭矩数据的采集、存储、分析与追溯，满足工业装配、质量检测、设备维护等场景对扭矩数据数字化管理的需求。

无线传峰值到上位机扭力扳手WIFI/蓝牙通讯

扭力扳手无线传输峰值数据至上位机系统设计方案

一、系统整体架构设计

本系统以可输出扭矩峰值数据的智能扭力扳手为核心，通过WIFI或蓝牙两种无线通讯方式，将测量得到的扭矩峰值数据实时传输至终端上位机，实现扭矩数据的采集、存储、分析与追溯，满足工业装配、质量检测、设备维护等场景对扭矩数据数字化管理的需求。

系统整体分为三个层级，分别为智能扭力扳手终端层、无线通讯传输层、上位机应用层。智能扭力扳手终端层负责完成扭矩信号的采集、AD转换、峰值计算与数据封装，内置低功耗微控制单元负责处理采集数据，并按照约定通讯协议将峰值数据打包发送至无线模块；无线通讯传输层根据使用场景选择WIFI或蓝牙通讯方案，完成数据从终端到上位机的透明传输，解决有线传输布线繁琐、活动范围受限的问题；上位机应用层负责完成数据的接收、解析、存储、展示与导出，支持用户对历史扭矩数据进行查询、统计与分析，生成对应的质量检测报告。

二、硬件模块设计与选型

2.1 核心控制与采集模块

智能扭力扳手的核心控制单元选用低功耗32位微控制器STM32L431，该芯片内置12位高精度AD转换器，支持最多16路模拟输入，运行功耗低至0.1mA停止模式，满足扭力扳手便携长时间使用的低功耗需求。扭矩传感单元选用应变式扭矩传感器，量程根据实际使用需求可分为0-100N·m、0-500N·m、0-1000N·m多个规格，测量精度可达±0.5%FS，输出0-3.3V模拟电压信号，经过信号调理电路放大滤波后接入微控制器AD端口，完成扭矩信号的采集。

为了实现峰值数据的准确捕获，微控制器内部设计峰值检测算法，在每次测量过程中实时对比采集到的扭矩数值，自动记录测量过程中的最大扭矩值作为本次测量的峰值数据，测量完成后自动触发传输流程，将峰值数据打包发送至上位机。

2.2 无线通讯模块选型

系统同时支持WIFI与蓝牙两种通讯方式，用户可根据实际使用场景切换选择，硬件设计上采用双模块可配置方案，具体选型如下：

通讯方式模块型号核心参数适用场景

蓝牙BLE5.0模块JDY-62传输距离最远100m，待机功耗<1mA，支持串口透传，支持主从模式切换近距离手持作业，上位机为笔记本电脑、移动端设备，单扳手单上位机配对使用，对功耗要求较高场景

WIFIESP-12F（ESP8266方案）支持802.11b/g/n协议，传输距离最远300m（开阔场地），支持TCP/IP协议，支持STA/AP模式远距离多扳手同时作业，上位机接入工厂局域网，需要将数据上传至云端服务器，对传输稳定性要求较高场景

两个模块均通过UART串口与核心微控制器连接，微控制器通过AT指令或串口透传的方式将打包好的峰值数据发送至无线模块，再由无线模块传输至上位机，硬件设计中保留模块切换焊盘，可根据用户需求选择只焊接其中一种模块，降低硬件成本。

2.3 电源模块设计

系统采用可充电3.7V锂电池供电，容量1000mAh，支持Micro USB充电，经过XC6206稳压芯片输出3.3V稳定电压为整个系统供电，设计低功耗休眠模式，在无测量操作1分钟后自动进入低功耗模式，降低待机功耗，满电状态可支持连续工作超过8小时，满足一个工作日的使用需求。

三、通讯协议设计

为保证数据传输的准确性与兼容性，WIFI与蓝牙通讯采用统一的应用层通讯协议，所有数据采用十六进制字节传输，协议格式如下：

帧头：2字节，固定为0xAA 0xBB，用于标识数据帧的起始

设备地址：1字节，用于标识当前发送数据的扭力扳手编号，支持最多255台扭力扳手同时连接上位机

数据类型：1字节，0x01表示扭矩峰值数据，0x02表示设备状态信息，0x03表示心跳包

数据长度：1字节，标识后续数据域的字节长度

数据域：存储具体传输内容，扭矩峰值数据采用4字节浮点数存储，单位为N·m

校验和：1字节，采用异或校验，从设备地址到数据域所有字节的异或结果

帧尾：2字节，固定为0xCC 0xDD，用于标识数据帧的结束

示例：编号为01的扭力扳手发送123.5N·m的峰值数据，对应的完整数据帧为：AA BB 01 01 04 42F68000 42 CC DD，其中42F68000为123.5的IEEE754单精度浮点数表示，0x42为校验结果。上位机接收到数据帧后，首先校验帧头帧尾与校验和，确认数据无误后解析出扭矩峰值数据，更新界面显示并存储。

WIFI模式下，上位机作为TCP服务器开启，扭力扳手作为TCP客户端主动连接上位机IP与端口，连接成功后开始传输数据；如果是多扭力扳手场景，可将所有扭力扳手接入工厂AP，上位机通过局域网接收多个设备发送的数据，分别存储处理。蓝牙模式下，采用BLE透传方式，上位机搜索配对扭力扳手蓝牙设备，建立连接后直接接收串口透传的数据，按照统一协议解析即可。

四、上位机软件功能设计

4.1 通讯连接管理功能

上位机软件基于Windows平台开发，支持WIFI与蓝牙两种连接方式，主界面左侧显示设备列表，自动扫描搜索范围内的蓝牙设备或局域网内的WIFI扭力扳手，用户点击对应设备即可建立连接，显示当前设备连接状态、电池电量、当前实时扭矩等信息，支持同时连接多台扭力扳手，满足多工位同时作业的数据采集需求。

4.2 峰值数据展示与存储功能

每接收到一次峰值数据，上位机自动在数据列表中新增一条记录，记录内容包括测量时间、设备编号、操作人员、扭矩峰值（N·m）、额定扭矩范围、是否合格等信息，界面实时更新最新接收的峰值数据，用绿色标注合格数据，红色标注超差数据，方便操作人员快速判断测量结果。所有数据默认存储在上位机本地SQLite数据库中，支持一键导出为Excel格式文件，方便后续质量追溯与数据分析，也可配置将数据同步上传至企业云端数据库，实现全工厂扭矩数据的统一管理。

4.3 数据统计分析功能

支持按照时间范围、设备编号、操作人员、合格状态等条件查询历史测量数据，可生成扭矩分布直方图、趋势图等统计图表，直观展示当前工位扭矩测量的稳定性，帮助质量管理人员发现装配过程中的扭矩偏差问题，及时调整工艺参数。支持自定义合格扭矩范围，当接收到的峰值数据超出范围时，上位机自动发出声光报警提示，提醒操作人员不合格测量结果，避免不合格产品流入下一道工序。

4.4 基础配置功能

支持配置设备编号、操作人员信息、WIFI连接参数（IP地址、端口号）、蓝牙配对参数、合格扭矩范围等基础信息，配置信息自动保存，下次打开软件自动加载，支持一键备份恢复配置信息，方便更换上位机设备时快速迁移配置。

五、关键技术问题与解决方案

5.1 数据传输丢包问题

无线通讯环境存在干扰可能导致数据丢包，为保证峰值数据不丢失，设计重传机制：扭力扳手发送峰值数据后，等待上位机返回1字节确认应答（0xEE），如果500ms内未收到应答，自动重发数据，最多重发3次，仍然未收到应答则判断连接异常，存储数据到本地Flash，待连接恢复后自动补发之前存储的峰值数据，保证数据不丢失。

5.2 低功耗优化

针对蓝牙移动使用场景，优化功耗控制：无测量操作时，无线模块进入低功耗广播模式，微控制器进入停止模式，仅保留按键唤醒与AD休眠采集功能，当检测到扳拧操作触发峰值测量后，自动唤醒模块，完成数据传输后再次进入低功耗模式，大幅降低待机功耗，延长电池使用时间。

5.3 多设备并发传输

针对多工位多扭力扳手同时传输场景，WIFI模式下每个设备采用独立的端口号连接，上位机通过不同端口区分设备数据，蓝牙模式下采用不同BLE连接句柄区分设备，上位机可同时处理最多32台设备的并发数据传输，满足流水线多工位同时作业的需求。

六、应用场景与优势

本系统可广泛应用于汽车装配线、机械设备制造、风电安装、航空航天维修等对扭矩装配质量有严格要求的场景，相比传统有线传输扭力扳手，摆脱了线缆束缚，操作人员活动范围更大，相比无数据传输功能的机械扭力扳手，实现了扭矩峰值数据的自动上传与存储，避免人工记录误差，满足质量追溯要求，同时支持WIFI与蓝牙两种通讯方式，可适配不同距离、不同规模的使用场景，灵活性更高，上位机软件功能可根据用户需求进行定制开发，适配企业现有MES系统与质量管理流程。

无线传峰值到上位机扭力扳手WIFI/蓝牙通讯