基于藍牙技術(shù)的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器應用

引言

　　在各種生產(chǎn)現場(chǎng)都需要溫度傳感器實(shí)現溫度的檢測中，溫度是一種最常用的控制參數。但在一些危險的場(chǎng)合或物體移動(dòng)的情況下，有線(xiàn)的溫度傳感器不僅布線(xiàn)復雜而且容易造成線(xiàn)纜脫落影響數據的可靠性。近年來(lái)，藍牙技術(shù)作為一種較成熟的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，將它和單片機技術(shù)相融合設計無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，可以方便、實(shí)時(shí)、可靠地將采集到的溫度數據傳輸給控制終端，保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

　　而且，經(jīng)過(guò)功能擴展建立的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，能夠適應更加復雜的測量現場(chǎng)。

　　1 藍牙技術(shù)簡(jiǎn)介

　　藍牙技術(shù)是一種無(wú)線(xiàn)的數據與語(yǔ)音通信的開(kāi)放性標準，工作在2.4GHz的ISM頻段上，采用跳頻擴譜技術(shù)。藍牙設備的最大發(fā)射功率可分為3級：

　　100mw（20dB/m）、2.smw（4dB/m）、lmw（0dB/m）。當藍牙設備功率為lmw時(shí)，其傳輸距離一般為0.1~10m。當發(fā)射源接近或是遠離而使藍牙設備接收到的電波強度改變時(shí)，藍牙設備會(huì )自動(dòng)地調整發(fā)射功率。當發(fā)射功率提高到10mw時(shí)，其傳輸距離可以擴大到10om。藍牙支持點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)的通信方式，在非對稱(chēng)連接時(shí)，主設備到從設備的傳輸速率為721kbps，從設備到主設備的傳輸速率為57.6kbPs;對稱(chēng)連接時(shí)，主從設備之間的傳輸速率各為432.6kbps。藍牙標準中規定了在連接狀態(tài)下有保持模式（HoldM0de）、呼吸模式（SniffMode）和休眠模式（ParkMode）3種電源節能模式，再加上正常的活動(dòng)模式（ActiveMode），一個(gè)使用電源管理的藍牙設備可以處于這4種狀態(tài)并進(jìn)行切換，按照電能損耗由高到低的排列順序為：

　　活動(dòng)模式、呼吸模式、保持模式、休眠模式，其中，休眠模式節能效率最高。藍牙技術(shù)的出現，為各種移動(dòng)設備和外圍設備之間的低功耗、低成本、短距離的無(wú)線(xiàn)連接提供了有效途徑。

　　2 系統硬件結構

　　無(wú)線(xiàn)溫度傳感器主要由單片機控制單元、藍牙模塊、溫度檢測單元、接口電路及其它輔助電路組成，系統結構如圖1所示?？刂茊卧桕?yáng)單片機為整個(gè)系統的核心，對檢測到的溫度數據進(jìn)行轉換、顯示、傳輸，外擴4MBFLAsH用于存儲程序和溫度數據。藍牙模塊包括藍牙芯片、放大器、非平衡變壓器（Balun）等，負責與藍牙控制終端進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接和數據傳輸，按鍵完成系統設置、復位等信息輸人，測量的溫度數據在傳輸到控制終端的同時(shí)在LED上顯示，并通過(guò)揚聲器定時(shí)語(yǔ)音播報當前溫度數據和超限報警。

　　2.1 單片機控制單元

　　控制單元采用SPCE061A單片機，工作電壓為2.6~3.6V，工作頻率為0.32一49.152MHz，較高的處理速度使其能夠非常容易、快速地處理復雜的數字信號。該芯片內包括ADC、DAC、定時(shí)器/計數器、RAM、FLASH、ROM等器件，具有一套高效率的指令系統和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，并且支持標準C語(yǔ)言，可以實(shí)現C語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的相互調用，為硬件設計和軟件開(kāi)發(fā)提供了便利條件。另外，芯片內置的2路10位精度的DAC，再配合豐富的語(yǔ)音函數庫，可方便地完成語(yǔ)音的播放，非常適合于語(yǔ)音應用的開(kāi)發(fā)。

　　2.2 溫度檢瀏單元

　　溫度檢測單元采用D1S8B02型傳感器，是美國DALLAS公司推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實(shí)際要求通過(guò)編程實(shí)現9~12位的數字值讀數方式。DS18BZo與SPCEo61A單片機的接口電路如圖2所示，由于DS18B20傳感器支持“一線(xiàn)總線(xiàn)”接口，因此只需將DS18B20信號線(xiàn)接到單片機的1位1/0線(xiàn)上即可，而且在1根1/0線(xiàn)上可以?huà)旖佣鄠€(gè)傳感器實(shí)現多點(diǎn)溫度測量。

　　為了提高抗干擾性能，采用外加電源方式對傳感器供電。

　　2.3 無(wú)線(xiàn)傳愉控制單元

　　隨著(zhù)藍牙芯片單芯片的集成度越來(lái)越高和集成了芯片、Balun、晶振等各種藍牙模塊的面世，將藍牙嵌人到其它數字化設備中也越來(lái)越容易實(shí)現。本系統無(wú)線(xiàn)傳輸由藍牙模塊BCM02實(shí)現，BCM02核心采用CSR（CambridgesiliconRadio）公司的BlueCoreZ一External藍牙芯片，外圍擴展T晶振、FLASH、Balun、帶通濾波器（BPF）、1.SV穩壓電路，可以根據不同的應用場(chǎng)合快速開(kāi)發(fā)，模塊符合藍牙Vl.1標準，最大發(fā)射功率設計為2.smw（4dB/m），是一個(gè)二級藍牙芯片，工作電壓為3士0.3V。BCMoZ通過(guò)UART口與單片機相連，為簡(jiǎn)化設計，將所需的藍牙協(xié)議棧和無(wú)線(xiàn)傳輸應用程序直接固化在藍牙模塊中，利用藍牙提供一個(gè)透明的無(wú)線(xiàn)數據傳輸，而單片機只要設置好波特率等參數即可進(jìn)行通信，傳輸控制由單片機完成。