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

zaigezhongshengchanxianchangdouxuyaowenduchuanganqishixianwendudejiancezhong
，wendushiyizhongzuichangyongdekongzhicanshu。danzaiyixieweixiandechanghehuowutiyidongdeqingkuangxia，youxiandewenduchuanganqibujinbuxianfuzaerqierongyizaochengxianlantuoluoyingxiangshujudekekaoxing。jinnianlai，lanyajishuzuoweiyizhongjiaochengshudeduanjuliwuxiantongxinjishu，jiangtahedanpianjijishuxiangrongheshejiwuxianwenduchuanganqi，keyifangbian、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DALLASgongsituichudeyizhonggaijinxingzhinengwenduchuanganqi，yuchuantongderemindianzudengcewenyuanjianxiangbi，tanengzhijieduchubeicewendu
，bingqiekegenjushijiyaoqiutongguobianchengshixian9~12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CSRchengxuzhong，butongrenwuzhijiankeyiyibudifasongxiaoxi
，meiyigerenwuzaichuangjiandeshihoukeyirangqizhongyigeyongyouxiaoxiduilie，qitadejiubafageirenwudexiaoxitijiaogeigaixiaoxiduilie

，yourenwutiaoduchengxuzidongyunxinghuoderenwudexiaoxi。lanyamokuaishangcengyingyongchengxuliuchengrutu3所示。

4. 低功耗設計

作(zuo)為(wei)無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)

，低(di)功(gong)耗(hao)運(yun)行(xing)可(ke)以(yi)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)延(yan)長(chang)設(she)備(bei)的(de)有(you)效(xiao)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)
，為(wei)了(le)獲(huo)得(de)最(zui)佳(jia)性(xing)能(neng)，設(she)計(ji)時(shi)在(zai)電(dian)源(yuan)損(sun)耗(hao)和(he)可(ke)用(yong)性(xing)方(fang)麵(mian)必(bi)須(xu)根(gen)據(ju)情(qing)況(kuang)權(quan)衡(heng)使(shi)用(yong)，除(chu)了(le)選(xuan)用(yong)低(di)功(gong)耗(hao)器(qi)件(jian)外(wai)，從(cong)以(yi)下(xia)幾(ji)個(ge)方(fang)麵(mian)設(she)計(ji)了(le)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)程(cheng)序(xu)以(yi)盡(jin)量(liang)減(jian)少(shao)無(wu)線(xian)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)功(gong)耗(hao)。

（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、heshijinxingshujuchuanshukeyiyoukongzhizhongduanjueding，feichangshiheshiyongxiumianmoshihehuximoshi，tongguojianshaolanyashebeizaiweiweiwangzhongdehuodongdadaojiediandemude，bingqiekongzhizhongduanyibanjieyouchijiudedianyuan，suoyidianyuanguanlidekaixiaoyouzhongduanlaifuzebijiaoheshi。bakongzhizhongduanzuoweizhushebei，jiangdianyuanguanlichengxushejizaizhongduandeyingyongkongzhicengzhong
，bingyoukongzhizhongduanwanchengshebeidezhaxun、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。