單片機(jī)及藍(lán)牙模塊無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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1、WORD格式可編輯?1．引言??????藍(lán)牙技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的短距離無線通信技術(shù)，可以用來替代數(shù)字設(shè)備間短距離的有線電纜連接。利用藍(lán)牙技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)采集無線傳輸模塊，與傳統(tǒng)的電線或紅外方式傳輸測(cè)控?cái)?shù)據(jù)相比，在測(cè)控領(lǐng)域應(yīng)用籃牙技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有[1][2][3]：?????1.采集測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)遇到大量的電磁干擾，而藍(lán)牙系統(tǒng)因采用了跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，故可以有效地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂垢蓴_能力。?????2.無須鋪設(shè)線纜，降低了環(huán)境改造成本，方便了數(shù)據(jù)采集人員的工作。?????3.可以從各個(gè)角度進(jìn)行測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)測(cè)控儀器設(shè)備間的連網(wǎng)，便于進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)與控制。??????2

2、．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理??????本課題以單片機(jī)和藍(lán)牙模塊ROK101008為主，設(shè)計(jì)了基于藍(lán)牙無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，整個(gè)裝置由前端數(shù)據(jù)采集、傳送部分以及末端的數(shù)據(jù)接受部分組成（如PC機(jī)）。前端數(shù)據(jù)采集部分由位于現(xiàn)場(chǎng)的傳感器、信號(hào)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、存儲(chǔ)器、串口通信等構(gòu)成,傳送部分主要利用自帶微帶天線的藍(lán)牙模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線傳輸；末端通過藍(lán)牙模塊、串口通信傳輸將數(shù)據(jù)送到上位PC機(jī)進(jìn)一步處理。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示。???????AT89C51單片機(jī)作為下位機(jī)主機(jī)，傳感器獲得的信號(hào)經(jīng)過放大后送入12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574A進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到RA

3、M芯片6264中。下位機(jī)可以主動(dòng)地或者在接收上位機(jī)通過藍(lán)牙模塊發(fā)送的傳送數(shù)據(jù)指令后，將6264中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)按照HCI-RS232傳輸協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)定義，通過MAX3232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后送至藍(lán)牙模塊，由籃牙模塊將數(shù)據(jù)傳送到空間，同時(shí)上位機(jī)的藍(lán)牙模塊對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,再通過MAX3232電平轉(zhuǎn)換后傳送至PC機(jī)，從而完成藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)的交換。專業(yè)技術(shù)資料分享WORD格式可編輯圖1.基于藍(lán)牙無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖?????3．?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)的下位機(jī)電路設(shè)計(jì)[4]??????信號(hào)放大電路主要采用高共模抑制比放大電路，它由三個(gè)集成運(yùn)算放大器組成，本課題選用的集成運(yùn)算放大器TL082具有

4、高精度、低漂移的特性。??????AT89C51與A/D轉(zhuǎn)換器AD574A及外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264的接口示意圖如圖2所示。AT89C51通過地址譯碼器74LS138、地址鎖存器74LS373，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行地址選擇。專業(yè)技術(shù)資料分享WORD格式可編輯圖2.AT89C51與AD574及外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264的接口示意圖???????藍(lán)牙模塊與AT89C51串口之間采用藍(lán)牙模塊提供的RS232傳輸層接口實(shí)現(xiàn)通信，需要外接電路實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，由于藍(lán)牙模塊需3.3V供電，因此這里選用MAX3232芯片作電平轉(zhuǎn)換芯片。另外，為了將5V輸入電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓，選用電源穩(wěn)壓

5、芯片7301為藍(lán)牙模塊供電。AT89C51通過MAX3232與藍(lán)牙模塊的接口示意圖如圖3所示。專業(yè)技術(shù)資料分享WORD格式可編輯圖3.AT89C51通過MAX3232與藍(lán)牙模塊的接口示意圖??????4.數(shù)據(jù)采集和藍(lán)牙通信的軟件實(shí)現(xiàn)???????本課題的軟件主要包括兩部分：數(shù)據(jù)采集和藍(lán)牙通信，采用匯編語(yǔ)言和C51混合編程。為了保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)采集部分采用匯編語(yǔ)言編程，單片機(jī)采用定時(shí)采樣，具體選擇定時(shí)方式2，定時(shí)為100微秒，定時(shí)結(jié)束后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，單片機(jī)采用查詢的方式讀取AD574A的轉(zhuǎn)換結(jié)果，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存至外擴(kuò)存儲(chǔ)器6264中。另外，串行口工作在方式1，

6、波特率為9600bps。藍(lán)牙通信部分采用C51編程，主要實(shí)現(xiàn)利用主機(jī)控制器接口HCI層建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的藍(lán)牙異步無鏈接數(shù)據(jù)傳輸通道，當(dāng)兩個(gè)藍(lán)牙模塊鏈路建立成功后，就可以按照藍(lán)牙規(guī)范規(guī)定的HCI數(shù)據(jù)分組格式收發(fā)數(shù)據(jù)。???????兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信是通過HCI分組實(shí)現(xiàn)的，HCI作為藍(lán)牙軟件協(xié)議堆棧中軟硬件之間的接口，為上層提供了訪問和控制藍(lán)牙硬件的統(tǒng)一接口。HCI是通過分組(Packet)的方式來進(jìn)行信息交換的。HCI分組有三種類型:指令分組(CommandPacket)、事件分組(EventPacket)和數(shù)據(jù)分組(DataPacket)。???????主機(jī)與藍(lán)牙模塊用指令-

7、-應(yīng)答方式進(jìn)行通信，主機(jī)向主機(jī)控制器發(fā)送指令分組；主機(jī)控制器執(zhí)行某一指令后，大多數(shù)情況下會(huì)返回給主機(jī)一個(gè)指令完成事件分組(CommandCompleteEventPacket)，該分組攜帶有指令完成的信息。有些分組不會(huì)返回指令完成事件，而返回指令狀態(tài)事件分組(CommandStatusEventPacket)用以說明主機(jī)發(fā)出的指令己經(jīng)被主機(jī)控制器接收并開始處理。如果指令分組的參數(shù)有誤，返回的指令狀態(tài)事件分組就會(huì)給出相應(yīng)的錯(cuò)誤代碼；數(shù)據(jù)分組分為異步無連接(AsynchronousConnect