深圳市组创微电子有限公司
销售部:15338833908采购部:0755-8299 4126行政部:0755-8299 4126
咨询电话
0755-8299 4141

蓝牙技术

蓝牙智能传感器设计


基于蓝牙技术的智能传感器的研究

传感技术是现代科技的产物,为人们的生产与生活带来巨大的便利,随着网络技术的发展,传感技术在经历了独立感知阶段之后,到目前为止已经进入智能型传感器发展阶段。智能型传感器可依靠无线通信方式进行信号的传输。因此本文就基于蓝牙技术的智能传感器的功能实现技术进行详细的剖析。

一、蓝牙技术的概述

蓝牙技术是一种比较适用于短距离无线数据与语音通信的开放性全球规范技术,蓝牙技术的实现是通过近距离的无线连接,为移动通信设备提供通信链路,进而实现近距离信息设备资源的共享。蓝牙技术具有以下特征:

(1)具有使用全球通用的频段:蓝牙技术工作使用的全球通用频段是2.4GHz频段,该频段属于工业科学医疗频段。工业科学医疗频段是向所有无线电系统开放的频段,因此蓝牙技术基于其无线电的功能能够使用该频段。为了避免蓝牙技术与该频段其他设备之间发生相互干扰的情况,影响蓝牙系统的工作,蓝牙技术设计了相应的调频方案,以此保证链路的稳定,实现蓝牙系统运行的稳定性。

(2)成本低、消耗低以及辐射低:轻、薄、小是蓝牙技术发展的主要目标,蓝牙技术是将多种芯片等系统融为一体,以USB或者RS-232接口与现有的设备相互连接,或者直接将蓝牙模块内嵌在信息设备中,处于实用性考虑,蓝牙技术的制造成本会越来越低、消耗也会越来越低,便于蓝牙设备的长期使用。

(3)安全性:由于蓝牙系统具有开发性和移动性,因此其容易受到一些系统的干扰,导致蓝牙信号被截取,影响用户的安全,为此蓝牙系统提供了认证与加密措施,通过加入认证措施能够提高蓝牙系统的安全性,保证链接的安全稳定。一般蓝牙系统的加密是通过硬件实现的,而密钥则是由软件系统实现,从而有效地提高了蓝牙技术的安全性;同时蓝牙技术属于短距离传输,因此它的安全性相比有限传输要安全许多。

(4)网络特性:蓝牙技术属于点对多点的通信协议,由一个主网与多个对应从节点构成,蓝牙组网时最多可以容有8个蓝牙单元设备形成微网,实现蓝牙系统的广泛应用性,蓝牙技术实现了多用途,能够应用到不同的电子设备中,比如蓝牙遥感开门系统等。

二、蓝牙技术智能传感器系统的实现

蓝牙技术智能传感器系统的实现主要包括:硬件、软件以及网络三部分。

2.1蓝牙智能传感器无线通信的硬件实现

(1)蓝牙智能传感器硬件的构成。蓝牙智能传感器无线通信的硬件主要包括传感器、单片机以及蓝牙模块。一是传感器。传感器的最大优势就是能够大大提高系统的抗干扰性,能够准确地感应出蓝牙智能系统所传输的各种信号信息;二是单片机是传感器设备的核心,是实现对传感器系统功能转化的中枢,目前人们普遍使用ATm ega16L型单片机,该类型的单片机能够快速地执行指令,需要的工作电压比较低,而且具有多种控制时钟,能够降低功耗;三是蓝牙模块。蓝牙模块具有高度的集成性,能够大大促进工作效率,一般蓝牙模块的尺寸控制在1cm 2以下,蓝牙模块在实际应用时需要在外部链接天线等元器件。

(2)蓝牙智能传感器无线通信硬件的具体实现方案。蓝牙传感器无线通信实现就是蓝牙模块与单片机的接口与蓝牙模块与上位机接口的实现。

①蓝牙模块与单片机接口的实现。一是单片机与传感器接口的实现。不同的传感器与单片机的接口方式也就不同,比如数字式传感器DSl8820,由于其属于一线工作方式,因此其主要占用单片机的一个I/O口,而对于DS600则需要连接到单片机的ADC接口,同时要求单片机内含有独立的ADC电源以供传感器工作的电源;二是单片机与蓝牙模块的接口。蓝牙模块与单片机的链接除了要接收与发送数据之外,还需要蓝牙模块提供RIS、CIC流控机制,为保障设备的正常运行,需要将RIS、CIC流控信号与单片机的输入与输出两个接口链接。根据是否需要有流量控制要求,对接口进行区别链接,比如需要控制流量时可以将RTS、CTS分别连到单片机的通用I/O口。

②上位机侧接口的硬件实现。一般而言,蓝牙模块与上位机侧接口的实现相对比较简单,如果使用蓝牙配适器的,则可以直接将其与PC机的USB连接即可,如果使用蓝牙模块的则需要通过电平转换,实现连接。

2.2蓝牙智能传感器无线通信的软件实现

在实现了蓝牙智能传感器无线通信的硬件连接之后,还需要通过编写软件程序实现传感器与相关设备元件之间的通信联系。

(1)上位机与传感器的通信过程。上位机与传感器侧的蓝牙模块在实现初始化之后,上位机就发挥主机的连接请求,当传感器与上位机实现连接之后,上位机就会发出指令将传感器侧的蓝牙模块设置为休眠状态,如果出现人工干预上位机就会发出指令,蓝牙模块就会进入开启工作模式,按照上位机的指令进行操作,开始向上位机传输所要求收集的数据或者信息,当蓝牙模块完成上位机指令的工作之后,就会再次回到初期的运行模式,直到上位机再次发出相关工作指令。

当上位机受到蓝牙模块反馈的信息之后,上位机就会将收到的信息显现出来,但是当收到的数据超过预期的设定程序之后,上位机就会发出警报,以提醒用户做出相应的措施。以小区蓝牙智能门禁系统为例,当住户拿着不属于该门禁系统识别的蓝牙卡强制进入该门禁系统时,小区的安全监测系统就会发出警报。

(2)HCI层分析。HCI是蓝牙协议栈中软硬件之间的接口,HCI下层由蓝牙底层模块控制。HCI层主要包括:HCI命令、HCI信息交换以及HCI传输层。HCI模块包括主机端驱动和主机控制器固件,二者之间由一个HCI传输层提供数据的透明传输。

(3)传感器侧软件设计。传感器侧软件主要是在单片机上的编程,以此实现对数据的收集、处理等,重点是蓝牙HCI UART传输层的通讯。传感器侧软件设计主要包括:一是测量模块设计。测量模块的设计主要完成单片机与传感器的通信;二是单片机与蓝牙模块通信的软件设计。

(4)上位机侧软件设计。首先设定串口通信的参数,然后根据蓝牙标准的HCI指令,通过串口完成本地蓝牙设备的初始化、远端设备的查询和连接,然后用户通过串口和蓝牙信道向传感器侧发送温度采集命令,并接收温度数据。

2.3无线传感器网络的实现在现实生活中蓝牙智能

传输器的工作往往要借助网络技术才能实现,因此需要研究无线传感器网络的实现。传感器网络就是由大量的微型低功耗的传感器节点组成的网络系统,每个传感器节点具有数据采集、简单的数据处理、短距离无线通信和自动组网的能力。

(1)无线传感器网络概述。无线传感器网络由许许多多个功能相同或不同的无线传感器节点组成。每个传感器节点由数据采集模块、数据处理和控制模块、通信模块和供电模块等组成。节点在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或类头节点的角色。其主要具有以下特点:一是网络中传感器的节点数量比较多,密度高;二是传感器节点由电池供电,节点能量有限;三是网络拓扑易变化;四是网络节点间采用自组织的通信方式。

(2)基于蓝牙技术的传感器网络构成。基于蓝牙技术的传感器网络的主要组成部分是:通信与组网、管理与基础服务以及网络应用系统。在蓝牙技术的传感器与上位机实现通信之后,虽然能够大大提高通信工作环境,但是由于其受到局部网络的限制等,导致用户的使用权限受到很多限制,而实现传感器的网络化则不仅可以有利于形成传感器的微网络,而且还可以降低传感器节点的处理信息的业务量,降低传感器的功耗。具体的构成原理就是将具有蓝牙接口的PC机作为主节点,将蓝牙传感器作为从节点,消除传感器节点之间的通信,构成传感器散射网,从而能将更多的传感器纳入网络。

总结

总之,基于蓝牙技术的智能传感器为人们的生活与生产提供了巨大的便利,因此我们要在不断提高现有无线网络智能传感器技术的基础上,不断创新,促进蓝牙技术传感器网络化技术的发展,实现我国智能传感器技术事业的发展与创新。

以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于蓝牙技术的智能传感器的研究详情。如果您有蓝牙产品设计开发需求,可以放心交给我们,我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商:松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek,有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。

使用该技术的解决方案

  • 返回顶部