中心議題：

• 藍牙技術簡介
• 無線溫度傳感器硬件結構
• 藍牙技術在無線溫度傳感器中的應用

解決方案：

• 藍牙程序設計
• 無線溫度傳感器低功耗設計

在(zai)各(ge)種(zhong)生(sheng)產(chan)現(xian)場(chang)都(dou)需(xu)要(yao)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)實(shi)現(xian)溫(wen)度(du)的(de)檢(jian)測(ce)中(zhong)，溫(wen)度(du)是(shi)一(yi)種(zhong)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)。但(dan)在(zai)一(yi)些(xie)危(wei)險(xian)的(de)場(chang)合(he)或(huo)物(wu)體(ti)移(yi)動(dong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，有(you)線(xian)的(de)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)僅(jin)布(bu)線(xian)複(fu)雜(za)而(er)且(qie)容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)線(xian)纜(lan)脫(tuo)落(luo)影(ying)響(xiang)數(shu)據(ju)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。近(jin)年(nian)來(lai)，藍(lan)牙(ya)技(ji)術(shu)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)較(jiao)成(cheng)熟(shu)的(de)短(duan)距(ju)離(li)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)，將(jiang)它(ta)和(he)單(dan)片(pian)機(ji)技(ji)術(shu)相(xiang)融(rong)合(he)設(she)計(ji)無(wu)線(xian)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)
，可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)
、實時

、可靠地將采集到的溫度數據傳輸給控製終端，保證了生產的順利進行。

而且，經過功能擴展建立的無線傳感器網絡
，能夠適應更加複雜的測量現場。

1. 藍牙技術簡介

藍牙技術是一種無線的數據與語音通信的開放性標準
，工作在2.4GHz的ISM頻段上，采用跳頻擴譜技術。藍牙設備的最大發射功率可分為3級：100mw（20dB/m）、2.smw（4dB/m）、lmw（0dB/m）。當藍牙設備功率為lmw時
，其傳輸距離一般為0.1~10m。當發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
，藍牙設備會自動地調整發射功率。當發射功率提高到10mw時，其傳輸距離可以擴大到10om。藍牙支持點對點和點對多點的通信方式，在非對稱連接時
，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;對稱連接時，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，再加上正常的活動模式（ActiveMode），一個使用電源管理的藍牙設備可以處於這4種狀態並進行切換，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，休眠模式節能效率最高。藍牙技術的出現，為各種移動設備和外圍設備之間的低功耗、低成本、短距離的無線連接提供了有效途徑。

2. 係統硬件結構

無線溫度傳感器主要由單片機控製單元、藍牙模塊
、溫度檢測單元、接口電路及其它輔助電路組成，係統結構如圖1所示。控製單元淩陽單片機為整個係統的核心，對檢測到的溫度數據進行轉換、顯示、傳輸，外擴4MBFLASH用於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，負責與藍牙控製終端進行無線連接和數據傳輸，按鍵完成係統設置、複位等信息輸人，測量的溫度數據在傳輸到控製終端的同時在LED上顯示
，並通過揚聲器定時語音播報當前溫度數據和超限報警。

2.1 單片機控製單元

控製單元采用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、快速地處理複雜的數字信號。該芯片內包括ADC、DAC、定時器/計數器
、RAM、FLAsH、ROM等器件
，具有一套高效率的指令係統和集成開發環境，並且支持標準C語言，可以實現C語言與淩陽彙編語言的相互調用，為硬件設計和軟件開發提供了便利條件。另外，芯片內置的2路10位精度的DAC，再配合豐富的語音函數庫，可方便地完成語音的播放，非常適合於語音應用的開發。

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(gong)司(si)推(tui)出(chu)的(de)一(yi)種(zhong)改(gai)進(jin)型(xing)智(zhi)能(neng)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)，與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)等(deng)測(ce)溫(wen)元(yuan)件(jian)相(xiang)比(bi)，它(ta)能(neng)直(zhi)接(jie)讀(du)出(chu)被(bei)測(ce)溫(wen)度(du)

，並(bing)且(qie)可(ke)根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)要(yao)求(qiu)通(tong)過(guo)編(bian)程(cheng)實(shi)現(xian)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，由於DS18B20傳感器支持“一線總線”接口
，因此隻需將DS18B20信號線接到單片機的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現多點溫度測量。

為了提高抗幹擾性能，采用外加電源方式對傳感器供電。
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2.3 無線傳輸控製單元

隨著藍牙芯片單芯片的集成度越來越高和集成了芯片、Balun
、晶振等各種藍牙模塊的麵世
，將藍牙嵌人到其它數字化設備中也越來越容易實現。本係統無線傳輸由藍牙模塊BCM02實現，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合快速開發
，模塊符合藍牙Vl.1標準
，最大發射功率設計為2.smw（4dB/m）
，是一個二級藍牙芯片，工作電壓為3士0.3V。BCMoZ通過UART口kou與yu單dan片pian機ji相xiang連lian，為wei簡jian化hua設she計ji
，將jiang所suo需xu的de藍lan牙ya協xie議yi棧zhan和he無wu線xian傳chuan輸shu應ying用yong程cheng序xu直zhi接jie固gu化hua在zai藍lan牙ya模mo塊kuai中zhong，利li用yong藍lan牙ya提ti供gong一yi個ge透tou明ming的de無wu線xian數shu據ju傳chuan輸shu，而er單dan片pian機ji隻zhi要yao設she置zhi好hao波bo特te率lv等deng參can數shu即ji可ke進jin行xing通tong信xin，傳chuan輸shu控kong製zhi由you單dan片pian機ji完wan成cheng。

3. 軟件設計及流程

3.1 單片機軟件設計

單片機軟件部分主要包括主程序
、中斷子程序
、測溫子程序、轉換顯示及存儲子程序、UART通信子程序、語yu音yin播bo放fang子zi程cheng序xu等deng，為wei了le降jiang低di功gong耗hao，使shi用yong中zhong斷duan來lai喚huan醒xing單dan片pian機ji進jin行xing測ce溫wen等deng工gong作zuo
，因yin此ci主zhu程cheng序xu部bu分fen比bi較jiao簡jian單dan
，主zhu要yao負fu責ze係xi統tong各ge部bu分fen初chu始shi化hua和he中zhong斷duan的de調tiao用yong，在zai係xi統tong初chu始shi化hua完wan成cheng後hou就jiu直zhi接jie進jin人ren睡shui眠mian模mo式shi，當dang中zhong斷duan到dao來lai時shi單dan片pian機ji退tui出chu睡shui眠mian模mo式shi
，調tiao用yong中zhong斷duan子zi程cheng序xu實shi現xian測ce溫wen、轉換顯示、溫度數據的傳輸以及語音的播報和報警等功能。

3.2 藍牙應用程序設計

本係統是基於藍牙的串口應用模型SPP（SerialPortProfile）實現無線數據的透明傳輸，在核心協議棧之上編寫自己的上層應用程序。CSR的藍牙核心協議棧包括HCI
、LZCAP、SDP
、RFCOMM等，以固件的形式提供給開發人員
，用戶編寫的應用程序和協議棧一起運行在CSR嵌人式環境中。在CSR程cheng序xu中zhong，不bu同tong任ren務wu之zhi間jian可ke以yi異yi步bu地di發fa送song消xiao息xi，每mei一yi個ge任ren務wu在zai創chuang建jian的de時shi候hou可ke以yi讓rang其qi中zhong一yi個ge擁yong有you消xiao息xi隊dui列lie

，其qi它ta的de就jiu把ba發fa給gei任ren務wu的de消xiao息xi提ti交jiao給gei該gai消xiao息xi隊dui列lie

，由you任ren務wu調tiao度du程cheng序xu自zi動dong運yun行xing獲huo得de任ren務wu的de消xiao息xi。藍lan牙ya模mo塊kuai上shang層ceng應ying用yong程cheng序xu流liu程cheng如ru圖tu3所示。

4. 低功耗設計

zuoweiwuxianchuanganqi
，digonghaoyunxingkeyizuidaxiandudiyanchangshebeideyouxiaoshiyongshijian
，weilehuodezuijiaxingneng，shejishizaidianyuansunhaohekeyongxingfangmianbixugenjuqingkuangquanhengshiyong
，chulexuanyongdigonghaoqijianwai，congyixiajigefangmianshejiledianyuanguanlichengxuyijinliangjianshaowuxianwenduchuanganqidegonghao。

（1）由於無線溫度傳感器負責向控製終端傳輸數據，因此何時進行數據采集、何(he)時(shi)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)可(ke)以(yi)由(you)控(kong)製(zhi)終(zhong)端(duan)決(jue)定(ding)，非(fei)常(chang)適(shi)合(he)使(shi)用(yong)休(xiu)眠(mian)模(mo)式(shi)和(he)呼(hu)吸(xi)模(mo)式(shi)
，通(tong)過(guo)減(jian)少(shao)藍(lan)牙(ya)設(she)備(bei)在(zai)微(wei)微(wei)網(wang)中(zhong)的(de)活(huo)動(dong)達(da)到(dao)節(jie)電(dian)的(de)目(mu)的(de)，並(bing)且(qie)控(kong)製(zhi)終(zhong)端(duan)一(yi)般(ban)接(jie)有(you)持(chi)久(jiu)的(de)電(dian)源(yuan)，所(suo)以(yi)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)的(de)開(kai)銷(xiao)由(you)終(zhong)端(duan)來(lai)負(fu)責(ze)比(bi)較(jiao)合(he)適(shi)。把(ba)控(kong)製(zhi)終(zhong)端(duan)作(zuo)為(wei)主(zhu)設(she)備(bei)，將(jiang)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)程(cheng)序(xu)設(she)計(ji)在(zai)終(zhong)端(duan)的(de)應(ying)用(yong)控(kong)製(zhi)層(ceng)中(zhong)，並(bing)由(you)控(kong)製(zhi)終(zhong)端(duan)完(wan)成(cheng)設(she)備(bei)的(de)查(zha)詢(xun)、配對

、建鏈等工作
，當無線傳感器與控製終端配對成功並建立RFCOMM連接後進人休眠模式，此時主從設備仍然保持著RFCOMM信道，隻是不能發送和接收數據
，休眠模式下信標間隔可設為15，電流大概在lmA左右。當需要進行數據傳輸時，退出休眠模式進人呼吸模式，通過呼吸時隙發送數據，呼吸間隔可設為20~40ms，間隔過大會帶來明顯延遲，當數據傳輸結束後再次進人休眠模式，從而盡可能地降低能耗。

（2）CSR的BlueCore芯片提供T獨特的硬件節能方法—深度睡眠（Depslep）模式，進人和退出深度睡眠模式至少需要10ms，通(tong)過(guo)按(an)鈕(niu)或(huo)事(shi)件(jian)進(jin)人(ren)深(shen)度(du)睡(shui)眠(mian)模(mo)式(shi)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)降(jiang)低(di)了(le)損(sun)耗(hao)。當(dang)用(yong)戶(hu)確(que)定(ding)將(jiang)有(you)較(jiao)長(chang)時(shi)間(jian)不(bu)使(shi)用(yong)無(wu)線(xian)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)時(shi)
，可(ke)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)終(zhong)端(duan)發(fa)送(song)事(shi)件(jian)消(xiao)息(xi)進(jin)人(ren)深(shen)度(du)睡(shui)眠(mian)模(mo)式(shi)，需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)時(shi)再(zai)通(tong)過(guo)消(xiao)息(xi)快(kuai)速(su)退(tui)出(chu)。在(zai)深(shen)度(du)睡(shui)眠(mian)模(mo)式(shi)下(xia)電(dian)流(liu)一(yi)般(ban)可(ke)控(kong)製(zhi)在(zai)50拚A左右。

（3）淩陽單片機SPCE06lA也可以應用CPU的睡眠模式，且A口具有鍵喚醒功能，將BCM02的PIOS與單片機的IOA7相連接，當藍牙模塊退出休眠模式，發送指令進行數據采集時，PIOS輸出高電平，通過IOA7電平的變化產生中斷來喚醒CPU進人工作狀態。