【7A文】單片機和藍牙模塊無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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1、【MeiWei81-優(yōu)質實用版文檔】1．引言藍牙技術是近年來發(fā)展迅速的短距離無線通信技術，可以用來替代數(shù)字設備間短距離的有線電纜連接。利用藍牙技術構建數(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控數(shù)據(jù)相比，在測控領域應用籃牙技術的優(yōu)點主要有[1][2][3]：1.采集測控現(xiàn)場數(shù)據(jù)遇到大量的電磁干擾，而藍牙系統(tǒng)因采用了跳頻擴頻技術，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.可以從各個角度進行測控數(shù)據(jù)的傳輸，可以實現(xiàn)多個測控儀器設備間的連網，便于進行集中監(jiān)測與控制

2、。2．系統(tǒng)結構原理本課題以單片機和藍牙模塊ROK101008為主，設計了基于藍牙無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，整個裝置由前端數(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）。前端數(shù)據(jù)采集部分由位于現(xiàn)場的傳感器、信號放大電路、A/D轉換器、單片機、存儲器、串口通信等構成,傳送部分主要利用自帶微帶天線的藍牙模塊進行數(shù)據(jù)的無線傳輸；末端通過藍牙模塊、串口通信傳輸將數(shù)據(jù)送到上位PC機進一步處理。整個系統(tǒng)結構框架圖如圖1所示。AT89C51單片機作為下位機主機，傳感器獲得的信號經過放大后送入12位A/D轉換器AD574A進行A/D轉換，然后將轉

3、換后的數(shù)據(jù)存儲到RAM芯片6264中。下位機可以主動地或者在接收上位機通過藍牙模塊發(fā)送的傳送數(shù)據(jù)指令后，將6264中存儲的數(shù)據(jù)按照HCI-RS232傳輸協(xié)議進行數(shù)據(jù)定義，通過MAG3232進行電平轉換后送至藍牙模塊，由籃牙模塊將數(shù)據(jù)傳送到空間，同時上位機的藍牙模塊對此數(shù)據(jù)進行接收,再通過MAG3232電平轉換后傳送至PC機，從而完成藍牙無線數(shù)據(jù)的交換。【MeiWei81-優(yōu)質實用版文檔】【MeiWei81-優(yōu)質實用版文檔】圖1.基于藍牙無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)結構框架圖3．數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的下位機電路設計[4]信號放大電路主要采用高共模抑制比

4、放大電路，它由三個集成運算放大器組成，本課題選用的集成運算放大器TL082具有高精度、低漂移的特性。AT89C51與A/D轉換器AD574A及外擴數(shù)據(jù)存儲器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A/D轉換器、數(shù)據(jù)存儲器進行地址選擇?！綧eiWei81-優(yōu)質實用版文檔】【MeiWei81-優(yōu)質實用版文檔】圖2.AT89C51與AD574及外擴數(shù)據(jù)存儲器6264的接口示意圖藍牙模塊與AT89C51串口之間采用藍牙模塊提供的RS232傳輸層接口實現(xiàn)通信，需要外接電路實現(xiàn)電平轉換

5、，由于藍牙模塊需3.3V供電，因此這里選用MAG3232芯片作電平轉換芯片。另外，為了將5V輸入電壓轉換為3.3V電壓，選用電源穩(wěn)壓芯片7301為藍牙模塊供電。AT89C51通過MAG3232與藍牙模塊的接口示意圖如圖3所示。圖3.AT89C51通過MAG3232與藍牙模塊的接口示意圖4.數(shù)據(jù)采集和藍牙通信的軟件實現(xiàn)本課題的軟件主要包括兩部分：數(shù)據(jù)采集和藍牙通信，采用匯編語言和C51混合編程。為了保證數(shù)據(jù)采集的實時性，數(shù)據(jù)采集部分采用匯編語言編程，單片機采用定時采樣，具體選擇定時方式2，定時為100微秒，定時結束后，進行A/D轉換，單片

6、機采用查詢的方式讀取AD574A的轉換結果，然后將轉換后的數(shù)據(jù)存至外擴存儲器6264中。另外，串行口工作在方式1，波特率為9600bps。藍牙通信部分采用C51編程【MeiWei81-優(yōu)質實用版文檔】【MeiWei81-優(yōu)質實用版文檔】，主要實現(xiàn)利用主機控制器接口HCI層建立點對點的藍牙異步無鏈接數(shù)據(jù)傳輸通道，當兩個藍牙模塊鏈路建立成功后，就可以按照藍牙規(guī)范規(guī)定的HCI數(shù)據(jù)分組格式收發(fā)數(shù)據(jù)。兩個藍牙設備間進行數(shù)據(jù)通信是通過HCI分組實現(xiàn)的，HCI作為藍牙軟件協(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牙硬件的統(tǒng)一接口。HCI是通

7、過分組(Packet)的方式來進行信息交換的。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)。主機與藍牙模塊用指令--應答方式進行通信，主機向主機控制器發(fā)送指令分組；主機控制器執(zhí)行某一指令后，大多數(shù)情況下會返回給主機一個指令完成事件分組(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)用以說明主機發(fā)出的指令己經被主機

8、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)事件分組就會給出相應的錯誤代碼；數(shù)據(jù)分組分為異步無連接(AsynchronousConnectionless,ACL)數(shù)據(jù)分組和同步面向連接(Sy