基于蓝牙技术的远程测温系统设计

基于蓝牙技术的远程测温系统设计

《计量与测试技术》2005年第32卷第2期　12　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

基于蓝牙技术的远程测温系统设计

TheDesignofRemoteMeasurementSystemforTemperatureParameters

onBlue-toothTechnology

易灵芝　王根平　菜让平

(湘潭大学信息工程学院,湖南湘潭411105)

摘　要:蓝牙技术是一种非常实用的低功耗无线网络通信技术。在蓝牙套片的基础上,通过电平转换、电源模块、晶振电路设计和一些　　协议软件的设计等,可以实现低功耗、强抗干扰的无线信号传输系统。根据蓝牙无线传输系统的特点,可以很好地实现实际环境需要的　　远程测温等无线监控系统。

关键词:蓝牙技术;远程测温;无线传输;接口模块

1　引言

蓝牙技术是五家世界级的通信和计算机公司联合推

出的一种小范围无线通信的全球标准。蓝牙通信套片采用先进的微电脑控制器,并内置天线,集成化程度高,工作可靠。由于采用了每秒钟1600跳的跳频方式,据加密、用户鉴权功能,保密性。端,,使用方便灵活,避免了射频电路设计的复杂性,解决了协议转换和接口信号转换等众多难题,为我们提供了方便、快捷地各种信号的无线传输方案。加上其具有功耗低(在2.5mW以下),体积小等优点,能广泛适用于工业仪器仪表之间的无线连接和通信、民用电表和水表的无线数据读取、家庭无线网络应用和危险和恶劣环境的信号传输和操作等领域。在烟草、粮食等仓库的温度监测系统中,采用有线传输方式将这些温度传感器与主控机直接相连必然导致系统布线复杂、成本增加、故障率高并且难于维修等问题。针对这些问题,本文研制和开发了基于蓝牙技术的无线远程测温系统,蓝牙技术与单片机控制技术相结合,采用抗干扰能力强的蓝牙数据收发器实现无线远程双机通信,并对数据传送进行监控,提高系统的可靠性。该无线远程测温系统具有结构简单、使用方便、成本低、工作稳定可靠等优点,且具有很强的扩展功能,容易实现多点多参量的无线远程数据采集。2　硬件系统设计与实现2.1　系统工作原理

基于蓝牙技术

的远程测温系统结1所示,、、

、

图1　无线远程测温系统的框图

数据显示等模块组成。2.2.1　AT89C51的功能特点

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的高性能微控制器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中AT89-C51作为一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51有以下特点:4K字节可编程闪烁存储器、128K内部RAM、32根可编程I/O线、2个16位定时器/计数器、5个中断源、1个全双向的可编程串行通道,同时还具有加密阵列的三级程序存储器锁定,并内含片内振荡器和时钟电路。此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持二种软件可选的电源节电方式。在闲置模式下,CPU停止工作,但RAM、定时器、计数器、串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,保存RAM的内容,并且冻结振荡器以禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬件复位。2.2.2　温度检测及放大电路

温度检测及放大电路如图2所示。它采用集成温度传感器AD590实现温

度检测,将温度信号

转换为电流信号(　　图2　温度检测及信号放大电路

各个温度传感器的检测信号经放大和A/D转换电路,送发射单片机和蓝牙数据收发器。蓝牙数据发送器将这些数据和状态信息以无线的方式发射出去。蓝牙数据接收器收到无线信息后,向接收单片机(主控机)传送温度数据和状态信息,由主控机进行数据处理并显示。2.2　系统硬件构成

基于蓝牙技术的远程测温系统设计

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当室温为25℃时,输出电流为0.2982uA)。检测到的电流信号通过R1电阻转换为电压输出。此输出电压经LM324组成的两级运放进行放大,送A/D转换。采用

通

信接口电RS232

两级放大的好处是:当检测信号太大或太小时,通过可调电阻R7改变总放大倍数,以满足A/D转换电路的要求。

2.2.3　A/D转换电路　　模/数转换电路如图3所示。它采用8位逐次逼近A/D转换芯片ADC0809,其满量程输出111111-11B(FFH)

对应5V。ADC0809有8路模拟量输入

图3　A/D转换电路

端口,可适用于多路

温度检测。现以一路输入为例进行说明:经传感器检测和放大的电压信号送ADC0809进行模/数转换,转换所得的数字信号由74LS373锁存,送发射机AT89C51。2.2.4　信号发射与接收电路2.2.4.1　目前,,而且有些已经做成了专用模块。考虑到在远程测温系统中,测试信号传输大多采用RS-232标准,通过蓝牙通信套片来解决RS-232标准的信号传输问题具有很重要的意义。

目前可以采用的蓝牙内核芯片已有多种品牌,如CambridgeSiliconRadio和Microtune等公司推出的蓝牙套片CSRBlue-Core02和MT0750,MT0760等。本文以CSRBlue-Core02为例,对蓝牙内核芯片进行介绍。

CSRBlueCore02芯片的总体特性为:低功耗操作;0.18umCMOS工艺;96小引脚封装;全蓝牙操作,支持皮克网;可扩展8M闪存。通过扩展外部Flash存放软件协议。其外部引脚除电源线、地址线、数据线、数字量可编程I/O口及模拟量I/O口外,还有外部存储控制线、外部存储器读/写允、存储器片选信号、时钟信号线及锁相环滤波器,在通信方面,设置了通信信号线、数据输入/输出线,发送请求,发送请求清除以及通用串行总线数据引脚,另外还设有音频脉冲调制接口、射频控制线和调制信号线。实际上,蓝牙套片的UART数据通信口,含有RFCOMM的传输协议,该协议包含了对RS232串口仿真,它同时最多可支持60路的RS232数据传输连接。蓝牙套片通过RFCOMM支持多路RS232数据传输的示意图如图4所示

。2.2.4.2　蓝牙通信接口设计通过2.2.2的介绍我们知道,蓝牙套片已包含对RS-232协议的支持。因此,我们在利用蓝牙套片设计

图4　蓝牙套片通过RFCOMM对多个串行口数据无线传输　　　示意图

路时,只要

在蓝牙套片的基础上,根据蓝牙套片的

各相关信

号引脚增加一些附属支持电路,即可完成蓝牙RS-232通信模块电路的设计。

由于套片内的信号电平一般都为TTL电平,一般在3.6V左右,而仪表的RS-232接口电平在12V～15V,因而必须设计出相应的电平转换模块,将仪表端的RS-232电平转换到蓝牙套片所需要的TTL电平;还需要为套片提供两种电压源1.8V和3.6V,增加电源芯片模块支持电路;在套片的IN,XTALOUT的引脚端,3.2kHz,决定是否需要增加FLASH内存模块,通过地址线和数据线及片选信号线与套片进行连接。具体RS-232接口电路设计的示意图见图5。2.2.5　显示电路显示部分采用ZLG7289A芯片,该芯片具有SPI串行接口功能,可同时驱动8位共阴式数码

管或64只独立LED的智能显示驱动芯片,

图5　蓝牙RS-232通信模块设计示意图

(下转第22页)

图6　发射程序流程图　　　图7　接收程序流程图

基于蓝牙技术的远程测温系统设计

《计量与测试技术》2005年第32卷第2期　22　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

(5)测量时,最大放线距离200米,防止损伤及接触

良好,减少接触误差;

(6)电能表为北京夸克 …… 此处隐藏：3619字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……