基于藍(lán)牙技術(shù)的無線溫度傳感器應(yīng)用

2013-11-12 16:42 來源:電子信息網(wǎng) 作者:蒲公英

在各種生產(chǎn)現(xiàn)場都需要溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度的檢測中,溫度是一種最常用的控制參數(shù)。但在一些危險的場合或物體移動的情況下,有線的溫度傳感器不僅布線復(fù)雜而且容易造成線纜脫落影響數(shù)據(jù)的可靠性。近年來,藍(lán)牙技術(shù)作為一種較成熟的短距離無線通信技術(shù),將它和單片機(jī)技術(shù)相融合設(shè)計無線溫度傳感器,可以方便、實(shí)時、可靠地將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸給控制終端,保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

而且,經(jīng)過功能擴(kuò)展建立的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),能夠適應(yīng)更加復(fù)雜的測量現(xiàn)場。

1 藍(lán)牙技術(shù)簡介

藍(lán)牙技術(shù)是一種無線的數(shù)據(jù)與語音通信的開放性標(biāo)準(zhǔn),工作在2.4GHz的ISM頻段上,采用跳頻擴(kuò)譜技術(shù)。藍(lán)牙設(shè)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(dāng)藍(lán)牙設(shè)備功率為lmw時,其傳輸距離一般為0.1~10m。當(dāng)發(fā)射源接近或是遠(yuǎn)離而使藍(lán)牙設(shè)備接收到的電波強(qiáng)度改變時,藍(lán)牙設(shè)備會自動地調(diào)整發(fā)射功率。當(dāng)發(fā)射功率提高到10mw時,其傳輸距離可以擴(kuò)大到10om。藍(lán)牙支持點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)的通信方式,在非對稱連接時,主設(shè)備到從設(shè)備的傳輸速率為721kbps,從設(shè)備到主設(shè)備的傳輸速率為57.6kbPs;對稱連接時,主從設(shè)備之間的傳輸速率各為432.6kbps。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)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(jié)能模式,再加上正常的活動模式(ActiveMode),一個使用電源管理的藍(lán)牙設(shè)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:

活動模式、呼吸模式、保持模式、休眠模式,其中,休眠模式節(jié)能效率最高。藍(lán)牙技術(shù)的出現(xiàn),為各種移動設(shè)備和外圍設(shè)備之間的低功耗、低成本、短距離的無線連接提供了有效途徑。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

無線溫度傳感器主要由單片機(jī)控制單元、藍(lán)牙模塊、溫度檢測單元、接口電路及其它輔助電路組成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示??刂茊卧桕枂纹瑱C(jī)為整個系統(tǒng)的核心,對檢測到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、顯示、傳輸,外擴(kuò)4MBFLAsH用于存儲程序和溫度數(shù)據(jù)。藍(lán)牙模塊包括藍(lán)牙芯片、放大器、非平衡變壓器(Balun)等,負(fù)責(zé)與藍(lán)牙控制終端進(jìn)行無線連接和數(shù)據(jù)傳輸,按鍵完成系統(tǒng)設(shè)置、復(fù)位等信息輸人,測量的溫度數(shù)據(jù)在傳輸?shù)娇刂平K端的同時在LED上顯示,并通過揚(yáng)聲器定時語音播報當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)和超限報警。

2.1 單片機(jī)控制單元

控制單元采用SPCE061A單片機(jī),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(fù)雜的數(shù)字信號。該芯片內(nèi)包括ADC、DAC、定時器/計數(shù)器、RAM、FLASH、ROM等器件,具有一套高效率的指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境,并且支持標(biāo)準(zhǔn)C語言,可以實(shí)現(xiàn)C語言與凌陽匯編語言的相互調(diào)用,為硬件設(shè)計和軟件開發(fā)提供了便利條件。另外,芯片內(nèi)置的2路10位精度的DAC,再配合豐富的語音函數(shù)庫,可方便地完成語音的播放,非常適合于語音應(yīng)用的開發(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(tǒng)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(jù)實(shí)際要求通過編程實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18BZo與SPCEo61A單片機(jī)的接口電路如圖2所示,由于DS18B20傳感器支持“一線總線”接口,因此只需將DS18B20信號線接到單片機(jī)的1位1/0線上即可,而且在1根1/0線上可以掛接多個傳感器實(shí)現(xiàn)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 無線傳愉控制單元

隨著藍(lán)牙芯片單芯片的集成度越來越高和集成了芯片、Balun、晶振等各種藍(lán)牙模塊的面世,將藍(lán)牙嵌人到其它數(shù)字化設(shè)備中也越來越容易實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)無線傳輸由藍(lán)牙模塊BCM02實(shí)現(xiàn),BCM02核心采用CSR(CambridgesiliconRadio)公司的BlueCoreZ一External藍(lán)牙芯片,外圍擴(kuò)展T晶振、FLASH、Balun、帶通濾波器(BPF)、1.SV穩(wěn)壓電路,可以根據(jù)不同的應(yīng)用場合快速開發(fā),模塊符合藍(lán)牙Vl.1標(biāo)準(zhǔn),最大發(fā)射功率設(shè)計為2.smw(4dB/m),是一個二級藍(lán)牙芯片,工作電壓為3士0.3V。BCMoZ通過UART口與單片機(jī)相連,為簡化設(shè)計,將所需的藍(lán)牙協(xié)議棧和無線傳輸應(yīng)用程序直接固化在藍(lán)牙模塊中,利用藍(lán)牙提供一個透明的無線數(shù)據(jù)傳輸,而單片機(jī)只要設(shè)置好波特率等參數(shù)即可進(jìn)行通信,傳輸控制由單片機(jī)完成。

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藍(lán)牙 無線溫度傳感器

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