基于蓝牙的无线数据传输系统研究毕业论文(编辑修改稿)

基于蓝牙的无线数据传输系统研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

温度测量范围从 55℃ ~+125℃ ， 10~+85℃ 时测量精度为 177。 ℃ ，测量分辨率为 ℃ ，电源电压范围从 ~5V。 它支持 “一线总线 ”的数字方式传输，可组建传感器网络。 而且，无需进行线性校正，使用非常方便 并且 成本低。 与传统的热敏电阻温度传感器不同 之处在于 它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现 9~12 位 数字显示 ，可以分别在 很短的时间之 内将温度值转化 为最高到 12位的数字。 它 具有体积小、传输距离远 、 接口方便等特点。 系统有如下特点： (1)送串行数据，不需要外部元件； (2)不需要备份电源，可通过信号线供电； (3)等待 模式，没有功耗 ； (4)系统的抗干扰性 较 好，适合于 各种 恶劣环境的测量，如环境 检测 、设备 温度检测等，其他的一些 测温类消费电子产品等。 方案比较：综合比较方案一与方案二，成本相差不多，方案二具有更高的抗干扰能力和精度，电路结构简单，选择方案二作为本设计的温度传感器。 方案一： 基于数码管的显示模块。 数码管分为共阴极和共阳极数两种，选择的 数 码管类型 不同， 在它的 程序设计上 也存在一定的 差别。 数码管显示内容比较直观，一个数码管 只 可以显示一位， 要显示多位数字就必须添加多个数码管 ，在 位数显示 比较少的 硬件 中，程序编写 和 外围电路 的 设计都 非常容易 ，但 位数显示比较多的情况下 ， 程序的编写和硬件的制作就比较麻烦 ， 而且它的 显示速度受到 很大的 限制。 当硬件电路设计 完成之后 ，系统显示能力基本也被确定，系统的扩展 也 受到了限制。 方案二： 基于液 晶显示屏 的显示模块， 具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点，用户可以根据 设计要求来 显示 内容 、甚至 可以显示 自己动手设计的图案。 当硬件设计 完成时，可以通过软件的修改来不断扩展系统 来修改它的显示。 液晶显示模块的 外围驱动电路比较简单，显示 位数的增加不需要对 硬件电路 进行 修改，可 增强性 很强。 字符型液晶显示屏 是我们在平时设计电路中经常用到的一款显示屏 [8]。 因此选用方案二 LCD1602 做输出显示。 陕西理工学院毕业设计 第 5 页 共 50 页 本系统是通过单片机控制无线传输来实现对温度数据的接受 ,以 STC89C52RC 单片机为控制单元， DS18B20为温度采集模块， HC05/06无线蓝牙模块为温度数据发送单元，实现温度的采集、发送、显示，就是一套通过无 线方式实现温度的显示发送以及监测系统。 基于无线蓝牙模块的温度监测系统主要由四个模块构成，分别为温度采集模块、无线蓝牙收发模块、单片机控制模块以及液晶显示模块。 单片机S T C 89 C 52DS 18 B 20温度采集L C D 1 6 0 2HC 05蓝牙接收单片机S T C 89 C 52L C D 1 6 0 2HC 05蓝牙发送 发送端 接收端 图 系统总方框图 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS1820 是世界上第一片 支持 “一线总线 ”接口的温度传感器。 一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松组建传感器网络。 新一代的“DS18B20”体积更小、更经济、更灵活。 D A L L A SDS 18 B 201 2 3DS 18 B 20 TO 92 封装底视图12234 5678NCNCNCNCNCG N DVQV D D 图 DS18B20 陕西理工学院毕业设计 第 6 页 共 50 页 DS18B20管脚排列： (在寄生电源接线方式时接地 )。 /输出端。 DS18B20 内部结构主要由四部分组成：温度传感器、 64 位 C 存储器、温度报警触发器、配置寄存器。 DS18B20 的管脚排列如下 : 数字信号输入 /输出端；电源地；外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 高速缓存存储器存储器和控制器8 为 CRC 生成器温度灵敏元件低温触发器 TL高温触发器 TH配置寄存器64 位ROM和单线接口电源检测 图 DS18B20 方框图 DS18B20 依靠一个单线端口通讯。 在单线端口条件下，必须先建立 存储器 操作协议，才能进行存储器和控制操作。 因此，控制操作必须首先提供下面 5 个 存储器 操作指令之一： (1)读 ROM,(2)匹配 ROM, (3)搜索 ROM, (4)因为只有一个采集芯片，直接 跳过ROM, (5)警报 搜索。 这些 指令 将会 作用在 这款测温芯片上 ， 如果这些命令使得测温芯片成功的完成测量温度的过程，它采集到的数据就会存到芯片的内部 的存储器 中。 测量 的数据在内部的存储器中 ，可以让 芯片开启记忆模式 ， 并 阅读 存储器中的内容数据。 低温触发器 TL 和高温触发器 TH都有 EEPROM 的数据 [9]。 如果 DS18B20 不使用报警检查指令，这些寄存器可 用 作为 普通的存储。 在 芯片 上还 有 温度 的 数字转换。 TH 和 TL 指令 使用一个带有记忆功能的指定来完成工作。 通过 高速缓存存储器 [10]， 所有数据的读写都是从最低位开始。 主要特性 :DS18B20 支持 “一线总线 ”接口，测量范围为 55176。 C~+125176。 C，在 10~+85176。 C 范围内 ,精度为 177。 176。 C。 现场温度以一线总线的方式传输，大大提高了系统的抗干扰 能力。 适 用于在 恶劣环境的现场测量，如：设备或过程控制、环境控制、测温类消费电子产品等，支持 3V~ 的电压范围，使系统设计更灵活、方便。 而且新一代产品更便宜，体积更小。 DS18B20 可以程序设定 9~12 位的分辨率，精度为177。 176。 C。 可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。 分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在 EEPROM 中，掉电后依然保存。 DS18B20 的性能是新一代产品中最好的。 性能价格比也非常出色。 的工作原理 :DS18B20 的测温原理如图 所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度 影响不大 ， 低温度系数晶振 用于产生脉冲信号 然后 送给计数器 1。 高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器 2 的脉冲输入。 计数器 1和温度寄存器被预置在 55℃ 所对应的一个基数值。 计数器 1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数当计数器 1 的预置值减到 0 时，温度寄存器的值将加 1 计数器 1 的预置将重新被装入，计数器 1 重新开始对低温 度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直 陕西理工学院毕业设计 第 7 页 共 50 页 到计数器 2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。 斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器 1 的预置值。 斜率累加器预置计数器 1= 0比较温度寄存器预置低温度系数晶振= 0计数器 2高温度系数晶振LSB置位/清除加 1停止 图 DS18B20 工作原理图 基本应用电路 DS18B20 测温系统 的优点是 测 量的温度 精 确 度高、 支持“一线总线”、系统简单等优点。 DS18B20 在 不同 的供电方式下 的测温电路图 也不尽相同（本设计采用 的供电方式是外部电源供电方式）。 下面是它的俩种不同的供电方式： (1) 寄生电源供电 DS18B20可以通过从 VDD 引脚接入一个外部电源供电，或者可以工作于寄生电源模式，该模式允许 DS18B20 工作于无外部电源需求状态。 寄生电源在进行远距离测温时是非常有用的。 寄生电源如图 所示，当总线为高电平时，寄生电源由单总线通过 VDD 引脚。 这个电路会在总线处于高电平时偷能量，部分汲取的能量存储在寄生电源储能电源（ cpp）内，在总线处于低电平时释放能量以提供给元器件能量。 当 DS18B20处于寄生电源模式时， VDD引脚 必须接地。 DS 18 B 20321M CUV CCR 2110 KI / OV CCI / OG N DG N D 图 DS18B20 寄生电源供电方式电路图 陕西理工学院毕业设计 第 8 页 共 50 页 寄生电源模式下，单总线和 Cpp 在大部分操作中能提供充分的满足规定时序和电压的电流给 DS18B20。 然而，当 DS18B20 正在执行温度转换或从高速暂存器向 EPPROM 传送数据时，工作电流可能达。 这个电流可能会引起链接单总线的弱上拉电阻的不可接受的压降，这需要更大的电流，而此时 Cpp 无法提供电流。 为了保证 DS18B20 有充足的供电，当进行温度转换或拷贝数 据到 EPPROM 操作时，必须给单总线提供一个强上拉。 用漏极开路把 I/O 直接拉到电源上就可以实现。 在发出温度转换指令 [44h]或拷贝暂存器指令 [48h]之后，必须在之多 10us 之内把单总线转换到强上拉，并且在温度转换时序或拷贝数据时序必须一直保持为强上拉状态。 当强上拉状态保持时，不允许有其他操作。 （ 2） DS18B20 的外部电源供电方式电路图 对 DS18B20 供电的另一种方法是从 VDD引脚接入一个外部电源，见图 处是单总线不需要强上拉。 而且总线不用在转换温度期间总保持高电平。 微控制器DS 18 B 20DQ单总线（ 外部电源 ）连接到另外部分V PUG N D V DDV DD 图 外部电源给 DS18B20 供电 温度高于 100℃ 时，不推荐使用寄生电源，因为 DS18B20 在这种温度下表现出的漏电流比较大，通讯可能无法进行。 在类似这种温度的情况下，强烈推荐使用 DS18B20 的 VDD引脚。 对于总线控制器不直到总线上的 DS18B20 时用寄生电源还是外部电源的情况，DS18B20 预备了一种信号指示电源的使用示意图。 总线控制器发出一个 skip ROM 指令[CCh]，然后发出读电源指令 [B4h]，这条指令发出后，控制器 发出读时序，寄生电源会将总线拉低，而外部电源会将总线保持高电平。 如果总线被拉低，总线控制器就会知道需要在温度转换期间对单总线提供强上拉。 HC05 蓝牙模块 HC05 模块是一款 主从一体的 高性能串口模块， 、蓝牙主机、手机、 PDA、 PSP 等职能终端配对。 4800382400，并且模块兼容单片机系统。 ，可以简单的更改为无线蓝牙，让您的设备或产品更高级，更时尚。 蓝牙模块 HC05 嵌入式蓝牙串口模块（以下简称模块）具有 两种 工作模式：命令响应工作模式和自动连接工作模式，在自动连接工作模式下模块又可以分为主（ Master）、从（ Slave）和回环（ Loopback）三种工作 状态。 当模块处于自动连接工作模式时，将自动根据事先设定的方式连接数据传输；当模块处于命令响应工作模式时能执行下述所有 AT 命令，用户可以向模块发送各种 AT 指令，为模块设定控制参数或发布控制命令。 通过控制模块外 陕西理工学院毕业设计 第 9 页 共 50 页 部引脚输入电平，可以实现模块工作状态的动态切换。 模块指示说明 （或之前），将 KEY 接高电 平，此时指示灯慢闪（ 1 秒亮一次），模块进入 AT 状态，此时波特率固定 38400。 图 ，将 KEY 悬空或者接地，此时指示灯快闪（ 1 秒 2 次），表示模块进入可以配对状态。 此时如果将 KEY 接高电平，模块也会进入 AT 状态，但是指示灯依然是快闪（ 1 秒 2 次） ，发指令即可。 ，此时 STA 双闪（一次闪俩下，俩秒闪一次）。 产品特性： HC05 主从模块，引出接口包括 VCC、 GND、 TXD、 RXD、 KEY 引脚，蓝牙连接状态引出脚 (STATE)，未连接输出低，连接后输出高。 指示蓝牙连接状态，快闪表示没有蓝牙连接，慢闪表示进入 AT 模式，双闪表示蓝牙已经连接并打开端口。 ，带 LED，输入电压 ，未配对时电流越为 30mA，配对后约 10mA，输入电压禁止超过 7V。 ，可以直接连接各种单片机， 5V单片机也可以直接连接，无需 MAX232也不能经过 MAX232. 10 米（功率等级为 CLASS 2），超过 10米的距离也是可能的，但不对此距离的连接质量作保障。 当全双工串口使用，无需了解任何蓝牙协议，支持 8 位数据位、 1 位停止位、可设置奇偶校检的通信格式，这也是最常用的通信格式，不支持其他格式。 34 脚进入 AT 命令模式参数和查询信息。 陕西理工学院毕业设计 第 10 页 共 50 页 （ ），工厂生产贴片，保证质量，且有一定的防静电作用。 AT 命令切换为主机或者从机模式，可通过 AT。