单片机和蓝牙模块无线传输的数据采集系统

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时间:2018-12-03

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1、1.引言      蓝牙技术是近年来发展迅速的短距离无线通信技术,可以用来替代数字设备间短距离的有线电缆连接。利用蓝牙技术构建数据采集无线传输模块,与传统的电线或红外方式传输测控数据相比,在测控领域应用篮牙技术的优点主要有[1][2][3]:     1.采集测控现场数据遇到大量的电磁干扰,而蓝牙系统因采用了跳频扩频技术,故可以有效地提高数据传输的安全性和抗干扰能力。     2.无须铺设线缆,降低了环境改造成本,方便了数据采集人员的工作。     3.可以从各个角度进行测控数据的传输,可以实现多个测控仪器设备间的连网,便于进行集中监测与控制。      2.系统结构原理      本课

2、题以单片机和蓝牙模块ROK101008为主,设计了基于蓝牙无线传输的数据采集系统,整个装置由前端数据采集、传送部分以及末端的数据接受部分组成(如PC机)。前端数据采集部分由位于现场的传感器、信号放大电路、A/D转换器、单片机、存储器、串口通信等构成,传送部分主要利用自带微带天线的蓝牙模块进行数据的无线传输;末端通过蓝牙模块、串口通信传输将数据送到上位PC机进一步处理。整个系统结构框架图如图1所示。       AT89C51单片机作为下位机主机,传感器获得的信号经过放大后送入12位A/D转换器AD574A进行A/D转换,然后将转换后的数据存储到RAM芯片6264中。下位机可以主动地或者在

3、接收上位机通过蓝牙模块发送的传送数据指令后,将6264中存储的数据按照HCI-RS232传输协议进行数据定义,通过MAX3232进行电平转换后送至蓝牙模块,由篮牙模块将数据传送到空间,同时上位机的蓝牙模块对此数据进行接收,再通过MAX3232电平转换后传送至PC机,从而完成蓝牙无线数据的交换。图1.基于蓝牙无线传输的数据采集系统结构框架图     3.数据采集系统的下位机电路设计[4]      信号放大电路主要采用高共模抑制比放大电路,它由三个集成运算放大器组成,本课题选用的集成运算放大器TL082具有高精度、低漂移的特性。      AT89C51与A/D转换器AD574A及外扩数据

4、存储器6264的接口示意图如图2所示。AT89C51通过地址译码器74LS138、地址锁存器74LS373,对A/D转换器、数据存储器进行地址选择。图2.AT89C51与AD574及外扩数据存储器6264的接口示意图       蓝牙模块与AT89C51串口之间采用蓝牙模块提供的RS232传输层接口实现通信,需要外接电路实现电平转换,由于蓝牙模块需3.3V供电,因此这里选用MAX3232芯片作电平转换芯片。另外,为了将5V输入电压转换为3.3V电压,选用电源稳压芯片7301为蓝牙模块供电。AT89C51通过MAX3232与蓝牙模块的接口示意图如图3所示。图3.AT89C51通过MAX32

5、32与蓝牙模块的接口示意图      4.数据采集和蓝牙通信的软件实现       本课题的软件主要包括两部分:数据采集和蓝牙通信,采用汇编语言和C51混合编程。为了保证数据采集的实时性,数据采集部分采用汇编语言编程,单片机采用定时采样,具体选择定时方式2,定时为100微秒,定时结束后,进行A/D转换,单片机采用查询的方式读取AD574A的转换结果,然后将转换后的数据存至外扩存储器6264中。另外,串行口工作在方式1,波特率为9600bps。蓝牙通信部分采用C51编程,主要实现利用主机控制器接口HCI层建立点对点的蓝牙异步无链接数据传输通道,当两个蓝牙模块链路建立成功后,就可以按照蓝牙规

6、范规定的HCI数据分组格式收发数据。       两个蓝牙设备间进行数据通信是通过HCI分组实现的,HCI作为蓝牙软件协议堆栈中软硬件之间的接口,为上层提供了访问和控制蓝牙硬件的统一接口。HCI是通过分组(Packet)的方式来进行信息交换的。HCI分组有三种类型:指令分组(CommandPacket)、事件分组(EventPacket)和数据分组(DataPacket)。       主机与蓝牙模块用指令--应答方式进行通信,主机向主机控制器发送指令分组;主机控制器执行某一指令后,大多数情况下会返回给主机一个指令完成事件分组(CommandCompleteEventPacket),该分

7、组携带有指令完成的信息。有些分组不会返回指令完成事件,而返回指令状态事件分组(CommandStatusEventPacket)用以说明主机发出的指令己经被主机控制器接收并开始处理。如果指令分组的参数有误,返回的指令状态事件分组就会给出相应的错误代码;数据分组分为异步无连接(AsynchronousConnectionless,ACL)数据分组和同步面向连接(SynchronizationConnectionOriented,SCO

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