畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于藍(lán)牙的溫度與壓力的無線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì).doc

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1、目 錄 1 緒論 .6 1.1 研究背景6 1.2 藍(lán)牙應(yīng)用現(xiàn)狀7 1.3 研究的目的和意義7 2 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) .8 2.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)8 2.2 無線數(shù)據(jù)采集模塊的構(gòu)成8 2.3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)9 3 硬件電路的設(shè)計(jì).11 3.1 硬件元器件的選擇.11 3.1.1 溫度傳感器 LM35D 與壓力傳感器 MPS20N0040D-D .11 3.1.2 顯示屏 LCD1602 .13 3.1.3 藍(lán)牙芯片 CC2540 14 3.3 硬件電路的設(shè)計(jì).20 3.4 電路板的調(diào)試.28 3.4.1 發(fā)送節(jié)點(diǎn)的調(diào)試.30 3.4.2 接收節(jié)點(diǎn)的調(diào)試.32 4 總結(jié)和展望 34 4.1 總結(jié).34

2、 4.2 展望及今后工作的建議.34 致 謝 .35 參考文獻(xiàn) 36 附錄 A：發(fā)送節(jié)點(diǎn)原理圖.37 附錄 B：發(fā)送節(jié)點(diǎn) PCB 頂層圖.38 附錄 C：發(fā)送節(jié)點(diǎn) PCB 底層圖.38 附錄 D：發(fā)送節(jié)點(diǎn) PCB 圖.39 附錄 E：接收節(jié)點(diǎn)電路圖.40 附錄 F：接收節(jié)點(diǎn) PCB 頂層圖.41 附錄 G：接收節(jié)點(diǎn) PCB 底層圖.41 附錄 H：接收節(jié)點(diǎn) PCB 圖.42 2 基于藍(lán)牙的溫度與壓力的無線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 摘摘 要要 藍(lán)牙技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的無線通信技術(shù)，以低成本、短距離無線連接為基礎(chǔ)，為便攜式電 子設(shè)備和固定式電子通信環(huán)境建立一個(gè)連接。利用藍(lán)牙技術(shù)構(gòu)建的無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊，具有減

3、 少系統(tǒng)間的電纜連接的優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于構(gòu)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、各種檢測(cè)的場(chǎng)合。因此，研究藍(lán)牙技 術(shù)構(gòu)建的無線數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。 本文首先對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的概況、應(yīng)用前景以及數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)幕緲?gòu)成等做了簡(jiǎn)單的介紹，設(shè)計(jì) 兩種無線數(shù)據(jù)采集傳輸方案并加以比較。此基礎(chǔ)上將兩者相結(jié)合，提出了一種基于藍(lán)牙芯片 CC2540 的無線數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案；完成了硬件電路的設(shè)計(jì)及電路板的制作、硬件的調(diào)試；完成 巴倫電路的設(shè)計(jì)及其相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，以及天線匹配電路的微帶線的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 藍(lán)牙技術(shù)，無線通信，無線傳輸 3 Based on Bluetooth Wireless Monit

4、oring System Design of Temperature and Pressure ABSTRACT Bluetooth technology is a wireless communication technology which developed rapidly in recent years. Because the Bluetooth technology has low cost and short distance wireless connection, so it sets up a special connection for the portable elec

5、tronic devices and fixed electronic communication environment. The wireless data acquisition and transmission module of Bluetooth, which can reduce the cable connections between the systems and can be used to construct a data acquisition system and a variety of detections. Therefore, the research of

6、 wireless data collection and transmission system of Bluetooth has great practical significance and application prospects. This paper made a briefly introduction of the overview, prospects of application and the basic structure of the data acquisition and transmission of Bluetooth technology at firs

7、t, and then design of two kind of wireless data collection and transmission circuit and a comparision. Finally completed the following works based on the combination:put forward a implementation scheme of wireless data acquisition and transmission system based on the Bluetooth chip CC2540;completed

8、the design of hardware circuit and the production of the circuit board;debugged and tested the hardware and data acquisition and transmission functions of Bluetooth system；learning the balun circuit design and related calculation of data, as well as the antenna matching circuit design of microstrip

9、line. KEYWORDS The technology of Bluetooth，Wireless Communications ，Wireless Transmission 4 1 緒論 1.1 研究背景 藍(lán)牙是一種短距離無線通信的技術(shù)規(guī)范。截止 2010 年 7 月，藍(lán)牙共有六個(gè)版本 V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0 。誠(chéng)然，無論 1.1/1.2 版本的藍(lán)牙產(chǎn)品，本身基本是可以支持 Stereo 音效的傳輸要求，但只能夠作（單工）方式工作，加上音帶頻率響應(yīng)不太足夠， 并未算是最好之 Stereo 傳輸工具。而版本 2.0 是 1.2 的改良提升版，傳輸率約在 1.8M/

10、s2.1M/s，可以有（雙工）的工作方式。即一面作語音通訊，同時(shí)亦可以傳輸檔案 /高質(zhì)素圖片，臺(tái)灣有部分藍(lán)牙 Dongle 已經(jīng)有在市面發(fā)售，但在手機(jī)內(nèi)有支持藍(lán)牙 2.0 版本則是很少。藍(lán)牙耳機(jī)能夠真正使用的亦不多，部分藍(lán)牙產(chǎn)品自稱是 2.0 版本，但仍 然要利用外加配件才能達(dá)到。故相信最快也要到今年 911 月底才成氣候，2.0 版本當(dāng) 然也支持 Stereo 運(yùn)作。2010 年七月七日 藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)正式采納藍(lán)牙 4.0 核心規(guī)范（Bluetooth Core Specification Version 4.0 ） ，并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的認(rèn)證計(jì)劃。 目前應(yīng)用最為廣泛的是

11、 Bluetooth 2.0+EDR 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)在 2004 年已經(jīng)推出，支持 Bluetooth 2.0+EDR 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品也于 2006 年大量出現(xiàn)。2009 年 4 月 21 日，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián) 盟(Bluetooth SIG)正式頒布了新一代標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范“Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed“(藍(lán)牙核心規(guī)范 3.0 版 高速)，藍(lán)牙 3.0 的核心是“Generic Alternate MAC/PHY“(AMP)，這是一種全新的交替射頻技術(shù)，允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對(duì)任一任務(wù)動(dòng)態(tài) 地選擇正確射頻。最初被期望用于新規(guī)范的技術(shù)包括 802

12、.11 以及 UMB，但是新規(guī)范中 取消了 UMB 的應(yīng)用。作為新版規(guī)范，藍(lán)牙 3.0 的傳輸速度自然會(huì)更高，而秘密就在 802.11 無線協(xié)議上。通過集成“802.11 PAL“(協(xié)議適應(yīng)層)，藍(lán)牙 3.0 的數(shù)據(jù)傳輸率提高到 了大約 24Mbps(即可在需要的時(shí)候調(diào)用 802.11 WI-FI 用于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸)，是藍(lán)牙 2.0 的八倍，可以輕松用于錄像機(jī)至高清電視、PC 至 PMP、UMPC 至打印機(jī)之間的資 料傳輸。功耗方面，通過藍(lán)牙 3.0 高速傳送大量數(shù)據(jù)自然會(huì)消耗更多能量，但由于引入 了增強(qiáng)電源控制(EPC)機(jī)制，再輔以 802.11，實(shí)際空閑功耗會(huì)明顯降低，藍(lán)牙設(shè)備的待 機(jī)

13、耗電問題有望得到初步解決。事實(shí)上，藍(lán)牙聯(lián)盟也正在著手制定新規(guī)范的低功耗版本。 此外，新的規(guī)范還具備通用測(cè)試方法(GTM)和單向廣播無連接數(shù)據(jù)(UCD)兩項(xiàng)技術(shù)，并 且包括了一組 HCI 指令以獲取密鑰長(zhǎng)度。 據(jù)稱，配備了藍(lán)牙 2.1 模塊的 PC 理論上可以 通過升級(jí)固件讓藍(lán)牙 2.1 設(shè)備也支持藍(lán)牙 3.0。聯(lián)盟成員已經(jīng)開始為設(shè)備制造商研發(fā)藍(lán)牙 5 3.0 解決方案。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(SIG)2011 年表示，藍(lán)牙 4.0 技術(shù)規(guī)范已經(jīng)基本成型。藍(lán)牙 4.0 包括三個(gè)子規(guī)范，即傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速藍(lán) 牙和新的藍(lán)牙低功耗技術(shù)。藍(lán)牙 4.0 的 改進(jìn)之處主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，電池續(xù)航時(shí)間、節(jié)能和設(shè)備種類

14、上。擁有低成本，跨廠 商互操作性，3 毫秒低延遲、100 米以上超長(zhǎng)距離、AES-128 加密等諸多特色，此外， 藍(lán)牙 4.0 的有效傳輸距離也有所提升。當(dāng)前，藍(lán)牙的有效傳輸距離為 10 米(約 32 英尺)， 而藍(lán)牙 4.0 的有效傳輸距離可達(dá)到 100 米(約 328 英尺)。 目前，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)得到非常普遍的應(yīng)用，全球大約 80%以上的手機(jī)都使用了藍(lán)牙 技術(shù)，其中將近 100%的智能手機(jī)都已經(jīng)使用了藍(lán)牙技術(shù)。葛立認(rèn)為，藍(lán)牙技術(shù)的普及 為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了一種技術(shù)選擇，具有極大的發(fā)展空間。 1.2 藍(lán)牙應(yīng)用現(xiàn)狀 藍(lán)牙技術(shù)本身為一種通用的短距離無線連接協(xié)議，其應(yīng)用領(lǐng)域可以簡(jiǎn)要概括為： 1、它

15、可將手,筆記本電腦、打印機(jī)、電話機(jī)、攝像機(jī)、投影機(jī)等辦公設(shè)備以無線方 式互聯(lián)互通、從而實(shí)現(xiàn)安全的移動(dòng)辦公解決方案。 2、國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙產(chǎn)品可是個(gè)人手機(jī)、電腦與電話網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)、ADSL 等公用通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高速無線連接，可以與 LAN、WAN、因特網(wǎng)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互 聯(lián)，在這些網(wǎng)絡(luò)上瀏覽信息，共享資源以及各種電子業(yè)務(wù)。 3、它可使包括電視、音響、燈光控制設(shè)備、微波爐、洗衣機(jī)等在內(nèi)的家用電器實(shí) 現(xiàn)無線連接，即構(gòu)成一種別具一格的家庭網(wǎng)絡(luò)，以便能夠在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)所有家電的 遙控監(jiān)視。隨著藍(lán)牙拘束的繼續(xù)發(fā)展和不斷完善，藍(lán)牙技術(shù)在其它諸如智能樓宇監(jiān)控系 統(tǒng)，防盜報(bào)警系統(tǒng)，分布式測(cè)控系統(tǒng)等相關(guān)領(lǐng)域

16、也有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 1.3 研究的目的和意義 溫度檢測(cè)是許多行業(yè)的重要工作條件之一，無論是糧食倉(cāng)庫(kù)、中藥倉(cāng)庫(kù)、還是圖書 保存，都需要在符合規(guī)定的溫度環(huán)境條件之中，而溫度卻是最不易保障的指標(biāo)。針對(duì)這 一情況，研制一款可靠、方便、易及時(shí)觀測(cè)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)就顯得極為重要。本設(shè)計(jì)運(yùn) 用傳感器和 CC2540 的微處理器采集數(shù)據(jù)，通過藍(lán)牙無線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于藍(lán)牙的溫 度與壓力的無線檢測(cè)系統(tǒng)。 6 2 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 2.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù) 數(shù)據(jù)采集是計(jì)算機(jī)與外部世界聯(lián)系的橋梁，是獲取信息的重要途徑。數(shù)據(jù)采集技術(shù) 是信息科學(xué)的重要組成部分，已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，并且隨著 科學(xué)技術(shù)的發(fā)

17、展，尤其是計(jì)算數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展與普及，數(shù)據(jù)采集技術(shù)將有廣闊的發(fā) 展前景。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及，數(shù)字設(shè)備正越來越多地取代模擬設(shè)備，在生產(chǎn)過程 控制和科學(xué)研究等廣泛的領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的作用。然而， 外部世界的大部分信息是以連續(xù)變化的物理量形式出現(xiàn)的，例如溫度、壓力、速度等。 要將這些信息送入處理器處理，就必須先將這些物理量離散化，變成數(shù)字量，這個(gè)過程 就是數(shù)據(jù)采集。 數(shù)據(jù)采集就是將被測(cè)對(duì)象的各種參量通過各種傳感元件做適當(dāng)轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)過信號(hào) 處理，最后送到控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或存儲(chǔ)記錄的過程。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)追求的最重要的目標(biāo)有兩個(gè)：一是精度，二是速度。對(duì)任何的測(cè)試都

18、要有一定的精度要求，否則就失去測(cè)試的意義；提高數(shù)據(jù)采集的速度不僅僅是提高了工 作效率，更重要的是礦大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的使用范圍，便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)試。 數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很多年，并且在很多方面都得到了成熟的應(yīng)用。隨著通信 技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術(shù)也得到了空前的發(fā)展，有各種各樣的數(shù)據(jù)采集 卡、專用數(shù)據(jù)采集芯片等等。本論文是利用藍(lán)牙芯片 CC2540 設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集，并可利 用藍(lán)牙芯片的無線傳輸功能來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。 2.2 無線數(shù)據(jù)采集模塊的構(gòu)成 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分，硬件部分分為模擬部分和數(shù)字部分。下面 來簡(jiǎn)單介紹一下數(shù)據(jù)采集模塊的各個(gè)組成部分。 數(shù)據(jù)采集部分主要有傳

19、感器、A/D 轉(zhuǎn)換器、微處理器幾部分組成。其數(shù)據(jù)采集硬件 基本組成示意圖如下： 7 圖 2.1 數(shù)據(jù)采集硬件基本組成示意圖 傳感器是能夠受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置 的總稱，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。它的作用是把非電的物理量變成模擬電量， 例如使用熱電偶、熱電阻可以獲得隨溫度變化的電壓；轉(zhuǎn)速傳感器常把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電脈 沖等。通常把傳感器輸出到 A/D 轉(zhuǎn)換輸出的這一段信號(hào)通道成為模擬通道。 2.3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 方案一：此方案是利用單片機(jī)來采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行各種處理后傳輸給藍(lán)牙模塊，再 利用藍(lán)牙模塊的無線方式傳輸給藍(lán)牙接收模塊顯示。其中單片機(jī)采用 AT89C51

20、，藍(lán)牙模 塊使用 ROK101008。該系統(tǒng)的方案框圖為： 圖 2.2 數(shù)據(jù)采集傳輸部分 8 圖 2.3 數(shù)據(jù)接收顯示部分 方案二：本設(shè)計(jì)采用了 CC2540 藍(lán)牙芯片集成的 MCU80C51 為微處理器，方便了 數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)。同時(shí)，這也增加了數(shù)據(jù)采集模塊軟件部分的難度，但是電路變得 較為簡(jiǎn)單。相對(duì)于方案一，此方案中 A/D 轉(zhuǎn)換器和微處理器是利用 CC2540 藍(lán)牙芯片里 集成的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和 8051CPU 微處理器。這在很大程度上降低了電路功耗以及降低了 成本。該系統(tǒng)的方案框圖為： 數(shù)據(jù)采集傳輸部分和數(shù)據(jù)接收顯示部分由電池電源供電，安裝在現(xiàn)場(chǎng)，可不受空間 限制實(shí)現(xiàn)溫度與壓力的無線監(jiān)

21、測(cè)。輸入信號(hào)時(shí)傳感器送來的模擬信號(hào)，此信號(hào)送入未處 理器分析和處理。 綜上所述，考慮到電路的功耗、復(fù)雜程度，本次設(shè)計(jì)采用方案二。 3 硬件電路的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)，采樣精度可達(dá) 12 位。針對(duì)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 如下：此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集傳輸和數(shù)據(jù)接受顯示兩部分組成。數(shù)據(jù)采集傳輸模塊 按照數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)發(fā)送的指令采集數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)以無線的方式發(fā)給數(shù)據(jù)接受系統(tǒng)，對(duì) 數(shù)據(jù)顯示、分析和處理。 基于藍(lán)牙的溫度與壓力的無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體方案是通過藍(lán)牙芯片里的處理器發(fā)送 9 指令，采集數(shù)據(jù)并以無線方式傳輸給數(shù)據(jù)接收顯示部分接收并顯示。 3.1 硬件元器件的選擇 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)中最重要

22、的是元器件的選型，特別是主要元器件的選型。此硬 件電路的設(shè)計(jì)涉及輸入信號(hào)范圍、采樣精度、分辨率等問題。以下就是選擇的元器件和 相應(yīng)的功能結(jié)構(gòu)等的應(yīng)用。 3.1.1 溫度傳感器 LM35D 與壓力傳感器 MPS20N0040D-D LM35D 是把測(cè)溫傳感器與放大電路做在一個(gè)硅片上，形成一個(gè)集成溫度傳感器。 他是一種輸出電壓與攝氏溫度成正比例的溫度傳感器，其靈敏度為 10mV/；工作溫度 范圍為 0-100；工作電壓為 4-30V；精度為1。最大線性誤差為0.5；靜態(tài) 電流為 80uA。該器件如塑封三極管（TO-92）。該溫度傳感器最大的特點(diǎn)是是使用時(shí)無 需外圍元件，也無需調(diào)試和較正（標(biāo)定），只

23、要外接一個(gè) 1V 的表頭（如指針式或數(shù)字 式的萬用表），就成為一個(gè)測(cè)溫儀。此電壓型溫度傳感器的工作原理方框圖如下： 圖 3.1 電壓型傳感器工作原理示意圖 LM35D 是由 National Semiconductor 所生產(chǎn)的溫度傳感器，其輸出電壓與攝氏溫 呈線性關(guān)系，轉(zhuǎn)換公式如式下： C/mv10TtVou （1） 0 時(shí)輸出為 0V，每升高 1，輸出電壓增加 10mV。在常溫下，LM35 D 不需要額 外的校準(zhǔn)處理即可達(dá)到 1/4的準(zhǔn)確率。他可在 420V 的供電電壓范圍內(nèi)正常工作非 常省電。其接腳如圖所示： 10 圖 3.2LM35 引腳圖 MPS20N0040D-D 是一款 DIP

24、封裝的產(chǎn)品。此電壓型壓力傳感器工作原理如下圖所 示： 圖 3.3 電壓型傳感器工作原理示意圖 此款產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于與氣壓相關(guān)的產(chǎn)品。并且具有良好的可重復(fù)性和長(zhǎng)時(shí)間的工 作穩(wěn)定性。它的工作電壓為+5V，他是一種輸出電壓與壓強(qiáng)呈線性關(guān)系的壓力傳感器， 其轉(zhuǎn)換公式是： )(405 . 1tVoumvP （2） 圖 3.4MPS20N0040D-D 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 其中，2 腳為電源，5 腳接地，3 為輸出電壓，4 腳懸空，在一般情況下將 1 腳和 6 腳短接作為負(fù)輸出。 3.1.2 顯示屏 LCD1602 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn) 陣型液晶模塊

25、。它有若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以 顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔 每行之間也有也有間隔 起到了字符間距和 行間距的作用，正因?yàn)槿绱?所以他不能顯示圖形。1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2, 即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字） 。1602LCD 內(nèi)含復(fù)位電路， 也可以提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能。字符 11 型 LCD1602 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2 條線是背光電源線 VCC(15 腳)和地線 GND(16 腳)。 表 3.1 LC

26、D1602 引腳描述 3.1.3 藍(lán)牙芯片 CC2540 引腳號(hào)引腳 名 電 平 輸入/輸 出 作用 1vss電源地 2vcc電源 3vee對(duì)比調(diào)整電壓 4RS0/1輸入0-輸入指令 1-輸入數(shù)據(jù) 5R/W0/1輸入0-寫入指令或數(shù)據(jù) 1-讀取數(shù)據(jù) 引腳號(hào)引腳 名 電 平 輸入/輸 出 作用 6E1,1- 0 輸入使能信號(hào)：1 時(shí)讀取數(shù) 據(jù)，1-0 時(shí)執(zhí)行指令 7DB00/1輸入/輸 出 數(shù)據(jù)總線 line0（最低 位） 8DB10/1輸入/輸 出 數(shù)據(jù)總線 line1 9DB20/1輸入/輸 出 數(shù)據(jù)總線 line2 10DB30/1輸入/輸 出 數(shù)據(jù)總線 line3 11DB40/1輸入/

27、輸 出 數(shù)據(jù)總線 line4 12DB50/1輸入/輸 出 數(shù)據(jù)總線 line5 13DB60/1輸入/輸 出 數(shù)據(jù)總線 line6 14DB70/1輸入/輸 出 數(shù)據(jù)總線 line7 15A+vc c LCD 背光電源正極 16K接 地 LCD 背光電源負(fù)極 12 低能耗藍(lán)牙技術(shù)專為低成本、低功耗短距離RF連接而設(shè)計(jì)，在這類應(yīng)用中，需要重 點(diǎn)關(guān)注的是能耗(電流時(shí)間)，而不僅僅是電流。誠(chéng)然，在傳輸數(shù)據(jù)量較大的應(yīng)用中，由 于數(shù)據(jù)的傳輸處理耗時(shí)較長(zhǎng)，因此通過縮短喚醒時(shí)間來優(yōu)化能耗優(yōu)勢(shì)并不明顯;而對(duì)于 只需很少數(shù)據(jù)量傳輸?shù)膽?yīng)用而言，數(shù)據(jù)傳輸處理的時(shí)間較短，通過快速喚醒能夠節(jié)省大 量的時(shí)間，從而降低能

28、耗。因此，TI此次推出藍(lán)牙低能耗解決方案特別適合于小數(shù)據(jù)量 傳輸?shù)臒o線應(yīng)用。其外內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。 圖3.5是CC2540 的方框圖。這些模塊大致可以分為三類：CPU 和內(nèi)存相關(guān)的模塊； 13 外設(shè) 、時(shí)鐘和電源管理相關(guān)的模塊，以及無線電相關(guān)的模塊。下面給出了圖3.5中出現(xiàn) 的 圖 3.5CC2540內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 各個(gè)模塊的簡(jiǎn)短描述。 CC2540 芯片系列中使用的 8051 CPU 內(nèi)核是一個(gè)單周期的 8051 兼容內(nèi)核。它有 三種不同的內(nèi)存訪問總線（SFR，DATA 和 CODE/XDATA），單周期訪問 SFR，DATA 和主 SRAM。它還包括一個(gè)調(diào)試接口和一個(gè) 18 輸入擴(kuò)展

29、中斷單元。 內(nèi)存仲裁器位于系統(tǒng)中心，因?yàn)樗ㄟ^ SFR 總線把 CPU 和 DMA 控制器和物理 存儲(chǔ)器以及所有外設(shè)連接起來。內(nèi)存仲裁器有四個(gè)內(nèi)存訪問點(diǎn)，每次訪問可以映射到三 個(gè)物理存儲(chǔ)器之一：一個(gè) 8-KB SRAM、閃存存儲(chǔ)器和 XREG/SFR 寄存器。它負(fù)責(zé)執(zhí) 行仲裁，并確定同時(shí)訪問同一個(gè)物理存儲(chǔ)器之間的順序。 8-KB SRAM 映射到 DATA 存儲(chǔ)空間和部分 XDATA 存儲(chǔ)空間。8-KB SRAM 是 一個(gè)超低功耗的 SRAM，即使數(shù)字部分掉電（供電模式 2 和 3）也能保留其內(nèi)容。這 是對(duì)于低功耗應(yīng)用來說很重要的一個(gè)功能。128/256 KB 閃存塊為設(shè)備提供了內(nèi)電路可 編程

30、的非易失性程序存儲(chǔ)器，映射到XDATA 存儲(chǔ)空間。 CC2530 包括許多不同的外設(shè)，允許應(yīng)用程序設(shè)計(jì)者開發(fā)先進(jìn)的應(yīng)用。 調(diào)試接口執(zhí)行一個(gè)專有的兩線串行接口，用于內(nèi)電路調(diào)試。通過這個(gè)調(diào)試接口，可 以執(zhí)行整個(gè)閃存存儲(chǔ)器的擦除、控制使能哪個(gè)振蕩器、停止和開始執(zhí)行用戶程序、執(zhí)行 8051 內(nèi)核提供的指令、設(shè)置代碼斷點(diǎn)，以及內(nèi)核中全部指令的單步調(diào)試。使用這些技 術(shù)，可以很好地執(zhí)行內(nèi)電路的調(diào)試和外部閃存的編程。設(shè)備含有閃存存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)程序 代碼。閃存存儲(chǔ)器可通過用戶軟件和調(diào)試接口編程。閃存控制器處理寫入和擦除嵌入式 閃存存儲(chǔ)器。閃存控制器允許頁(yè)面擦除和 4 字節(jié)編程。I/O 控制器負(fù)責(zé)所有通用 I/O

31、引腳。CPU 可以配置外設(shè)模塊是否控制某個(gè)引腳或它們是否受軟件控制，如果是的話， 每個(gè)引腳配置為一個(gè)輸入還是輸出，是否連接襯墊里的一個(gè)上拉或下拉電阻。CPU 中 斷可以分別在每個(gè)引腳上使能。每個(gè)連接到 I/O 引腳的外設(shè)可以在兩個(gè)不同的 I/O 引 腳位置之間選擇，以確保在不同應(yīng)用程序中的靈活性。 系統(tǒng)可以使用一個(gè)多功能的五通道 DMA 控制器，使用 XDATA 存儲(chǔ)空間訪問存 儲(chǔ)器， 因此能夠訪問所有物理存儲(chǔ)器。每個(gè)通道（觸發(fā)器、優(yōu)先級(jí)、傳輸模式、尋址 模式、源和目標(biāo)指針和傳輸計(jì)數(shù)）用 DMA 描述符在存儲(chǔ)器任何地方配置。許多硬件 14 外設(shè)（AES 內(nèi)核、閃存控制器、USART、定時(shí)器、A

32、DC 接口）通過使用 DMA 控制 器在 SFR 或 XREG 地址和閃存/SRAM 之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，獲得高效率操作。定時(shí)器 1 是一個(gè) 16 位定時(shí)器，具有定時(shí)器/PWM 功能。它有一個(gè)可編程的分頻器，一個(gè)16 位周期值，和五個(gè)各自可編程的計(jì)數(shù)器/捕獲通道，每個(gè)都有一個(gè) 16 位比較值。每個(gè) 計(jì)數(shù)器/捕獲通道可以用作一個(gè) PWM 輸出或捕獲輸入信號(hào)邊沿的時(shí)序。它還可以配置 在 IR 產(chǎn)生模式，計(jì)算定時(shí)器 3 周期，輸出是 ANDed，定時(shí)器 3 的輸出是用最小的 CPU 互動(dòng)產(chǎn)生調(diào)制的消費(fèi)型 IR 信號(hào)。 MAC 定時(shí)器（定時(shí)器 2）是專門為支持 IEEE 802.15.4 MAC 或軟件

33、中其他時(shí)槽的 協(xié)議設(shè)計(jì)。定時(shí)器有一個(gè)可配置的定時(shí)器周期和一個(gè) 8 位溢出計(jì)數(shù)器，可以用于保持 跟蹤已經(jīng)經(jīng)過的周期數(shù)。一個(gè) 16 位捕獲寄存器也用于記錄收到/發(fā)送一個(gè)幀開始界定 符的精確時(shí)間，或傳輸結(jié)束的精確時(shí)間，還有一個(gè) 16 位輸出比較寄存器可以在具體時(shí) 間產(chǎn)生不同的選通命令（開始 RX，開始 TX，等等）到無線模塊。定時(shí)器 3 和定時(shí)器 4 是 8 位定時(shí)器，具有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器/PWM 功能。它們有一個(gè)可編程的分頻器，一個(gè) 8 位的周期值，一個(gè)可編程的計(jì)數(shù)器通道，具有一個(gè) 8 位的比較值。每個(gè)計(jì)數(shù)器通道 可以用作一個(gè) PWM 輸出。 睡眠定時(shí)器是一個(gè)超低功耗的定時(shí)器，計(jì)算 32.768-k

34、Hz 晶振或 32.768-kHz RC 振 蕩器的周期。睡眠定時(shí)器在除了供電模式 3 的所有工作模式下不斷運(yùn)行。這一定時(shí)器 的典型應(yīng)用是作為實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器，或作為一個(gè)喚醒定時(shí)器跳出供電模式 1 或 2。 15 圖 3.6CC2540引腳描述 表 3.2CC2540 引腳描述 引腳引腳類型描述 AVDD128電源（模擬）2-V3.6-V 模擬電源連接 AVDD227電源（模擬）2-V3.6-V 模擬電源連接 AVDD324電源（模擬）2-V3.6-V 模擬電源連接 AVDD429電源（模擬）2-V3.6-V 模擬電源連接 AVDD521電源（模擬）2-V3.6-V 模擬電源連接 AVDD631電源

35、（模擬）2-V3.6-V 模擬電源連接 DCOUPL40電源（數(shù)字）1.8V 數(shù)字電源去耦。不使用外部電路供應(yīng)。 DGND-USB1電源（數(shù)字）2-V3.6-V 數(shù)字電源連接 DVDD-USB4電源（數(shù)字）2-V3.6-V 數(shù)字電源連接 DVDD139電源（數(shù)字）2-V3.6-V 數(shù)字電源連接 DVDD210電源（數(shù)字）2-V3.6-V 數(shù)字電源連接 P0_019數(shù)字 I/O端口 0.0 P0_118數(shù)字 I/O端口 0.1 P0_217數(shù)字 I/O端口 0.2 P0_316數(shù)字 I/O端口 0.3 P0_415數(shù)字 I/O端口 0.4 P0_514數(shù)字 I/O端口 0.5 P0_613數(shù)字

36、I/O端口 0.6 P0_712數(shù)字 I/O端口 0.7 16 ADC 支持 7 到 12 位的分辨率，分別在 30 kHz 或 4 kHz 的帶寬。DC 和音頻 轉(zhuǎn)換可以使用高達(dá)八個(gè)輸入通道（端口 0）。輸入可以選擇作為單端或差分。參考電壓 可以是內(nèi)部電壓、AVDD 或是一個(gè)單端或差分外部信號(hào)。ADC 還有一個(gè)溫度傳感輸入 通道。ADC 可以自動(dòng)執(zhí)行定期抽樣或轉(zhuǎn)換通道序列的程序。 CC2540 相對(duì)于其他的藍(lán)牙芯片具有以下的特性與優(yōu)勢(shì)： （1）單芯片集成解決方案可顯著降低物理尺寸與成本； （2）基于閃存的器件支持器件固件現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)，并可在片上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，從而不斷提高 靈活性，滿足開發(fā)人員需求；

37、（3）具有低功耗 RF IC、協(xié)議棧、基本軟件以及應(yīng)用支持的完整解決方案； （4）超低功耗，不僅可顯著延長(zhǎng)電池使用壽命，而且還有助于使用紐扣或堿性電池 （無需充電電池） 。 3.3 硬件電路的設(shè)計(jì) 通過以上說明，確定了元器件的選擇，了解元器件的實(shí)際應(yīng)用及其封裝，用 P1_011數(shù)字 I/O端口 1.0-20-mA 驅(qū)動(dòng)能力 P1_19數(shù)字 I/O端口 1.1-20-mA 驅(qū)動(dòng)能力 P1_28數(shù)字 I/O端口 1.2 P1_37數(shù)字 I/O端口 1.3 P1_46數(shù)字 I/O端口 1.4 P1_55數(shù)字 I/O端口 1.5 P1_638數(shù)字 I/O端口 1.6 P1_737數(shù)字 I/O端口 1.

38、7 P2_036數(shù)字 I/O端口 2.0 P2_135數(shù)字 I/O端口 2.1 P2_234數(shù)字 I/O端口 2.2 P2_3/XOSC32K_ Q2 33數(shù)字 I/O端口 2.3/32.768 kHz XOSC P2_4/XOSC32K_Q 1 32 模擬數(shù)字 I/O 端口 2.4/32.768 kHz XOSC RBIAS 30 模擬 I/O 參考電流的外部精密偏置電阻 RESET_N20數(shù)字輸入復(fù)位，活動(dòng)到低電平 RF_N26RF I/ORX 期間負(fù) RF 輸入信號(hào)到 LNA RF_P25RF I/O TXRX 期間來自正 RFPA輸入信的負(fù)號(hào)到RF 輸LNA出信 號(hào)XOSC_Q122模

39、擬 I/O TX32-MHz期間來自晶振引腳PA 的正1 或外RF部輸出信號(hào)時(shí)鐘輸 入XOSC_Q223模擬 I/O32-MHz 晶振引腳 2 USB-N3數(shù)字 I/OUSB N USB-P2數(shù)字 I/OUSB P GND-接地接地襯墊必須連接到一個(gè)堅(jiān)固的接地面。 17 PROTEL 軟件繪制原理圖。 （1）仿真器接口電路的設(shè)計(jì) CCDBG 仿真器是世嵌科技推出的第二代仿真器，支持公司 CC 系列低功耗無 線收發(fā)器和片上系統(tǒng)芯片?？梢酝ㄟ^ Flash Programmer 下載符合不同 RF SOC 要求的固 件程序。還可以配合世嵌科技 CC2540 等無線模塊，實(shí)現(xiàn)完整的針對(duì) 315/433

40、MHz 和 2.4GHz 頻段，不同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議的支持，使用戶開發(fā) WSN 和 ZigBee 應(yīng)用的必備助 手。此款仿真器的 USB 接口用于連接機(jī)，即使不帶串口的筆記本電腦也可以使用。 電路板上仿真器接口設(shè)計(jì)如下圖所示： 圖 3.7 仿真口電路設(shè)計(jì)圖 其中，0 歐姆電阻在電路中沒有任何功能，只是為了方便測(cè)輸入電壓值，可以接上 電壓表，這樣方便測(cè)輸入電壓。0.01uF 的電容起電源去耦作用，因?yàn)樵诖颂庪娐酚卸鄠€(gè) 單元公用同一個(gè)電源供電，為了防止個(gè)單元之間的耦合，需要加去耦電路。同時(shí)， 0.01uF 的電容在此處還有短路高頻干擾信號(hào)的作用，防止高頻干擾信號(hào)通過電源線傳入 電路，干擾電路板的工作

41、。 （2）CC2540 操作只需要極少的外部元件，應(yīng)用電路如下圖所示： 18 圖 3.8CC2540 應(yīng)用電路設(shè)計(jì)圖 其外圍元器件的作用及其用值如下表所示： 表 3.3CC2540 應(yīng)用電路的器件值 19 在這部分的設(shè)計(jì)中特別要注意天線輸入/輸出匹配：當(dāng)使用諸如單極子的一個(gè)不平 衡的天線時(shí)，應(yīng)該使用一個(gè)巴倫來優(yōu)化性能。巴倫還以使用低成本的分立電感和電容實(shí) 現(xiàn)。在此巴倫包括 L1，C8，L2 和 C6。當(dāng)使用的是諸如折疊偶極子這樣的平衡天線， 巴倫可以忽略。 巴倫是平衡轉(zhuǎn)不平衡的匹配。從平衡的輸入轉(zhuǎn)為不平衡的輸出，后端可以接濾波電 路，再接單端天線，形成一個(gè)射頻收發(fā)電路。巴倫設(shè)計(jì)要求有精準(zhǔn)的18

42、0相移，有最 小的差損以及相等平衡的阻抗。設(shè)計(jì)中常用到的巴倫電路有L-C巴倫、傳輸線巴倫、微 帶印刷巴倫等，此次設(shè)計(jì)中采用的是L-C巴倫。 LC巴倫設(shè)計(jì)本質(zhì)上是一個(gè)電橋，稱為“格子形式”巴倫。電路中包含兩個(gè)電容兩 個(gè)電感，分別產(chǎn)生 90相移。 描述 值 C1內(nèi)部數(shù)字穩(wěn)壓器的去耦電容1 F C232kHz xtal 負(fù)載電容15 pF C332kHz xtal 負(fù)載電容15 pF C4RF 匹配網(wǎng)絡(luò)的部分18 pF C5RF 匹配網(wǎng)絡(luò)的部分18 pF C6RF 匹配網(wǎng)絡(luò)的部分1 pF C7RF 匹配網(wǎng)絡(luò)的部分1 pF C8RF 匹配網(wǎng)絡(luò)的部分1 pF C932kHz xtal 負(fù)載電容12 pF

43、 C1032MHz xtal 負(fù)載電容12 pF L132MHz xtal 負(fù)載電容2nH L2RF 匹配網(wǎng)絡(luò)的部分2nH L3RF 匹配網(wǎng)絡(luò)的部分1nH L4RF 匹配網(wǎng)絡(luò)的部分3nH D132.768KHz D232MHz 20 巴倫電路如下圖中框圖所示： 圖 3.9 巴倫電路 其中，RI 為平衡輸入，RL 為不平衡輸出，巴倫電路的 L、C 的值計(jì)算方法如下所述。 在工作平率時(shí)滿足： fw2 (3) 式中 f=2.4GHz。 LIRRcZ (4) wZLc (5) cZwC1 (6) 從而，計(jì)算得 L1=L2=2nH，C6=C8=1pF。 RF 輸入輸出為高阻抗差分式，引腳分別為 RF_N

44、 與 RF_P，內(nèi)部含有 T/R 選擇開關(guān) 電路，用于收發(fā)電路切換，這種切換操作大致需要 150S 的時(shí)間。本設(shè)計(jì)采用單極天 線，為了獲得最好的通信性能，應(yīng)采用非平衡變壓器。分立器件 L1、C8、L2 以及 C5 構(gòu)成非平衡變壓器，用來連接差分輸出端和單極天線。由于天線距離 RF 引腳有一段距 離，所以需要針對(duì)天線到 RF 引腳的反饋傳輸線設(shè)計(jì)阻抗匹配，由于是單極天線，所以 匹配阻抗為 50，這部分阻抗由非平衡變壓器和 PCB 微帶傳輸線組成。 32-MHz 晶振使用了一個(gè)外部 32-MHz 振蕩器D2 和兩個(gè)負(fù)載電容（C9 和 C10）。 32-MHz 晶振看到的負(fù)載電容由下式給定： pLC

45、CCC109111 (7) 21 D1是一個(gè)可選的 32.768-kHz 晶振，有兩個(gè)負(fù)載電容（C2 和 C3）用于 32.768- kHz晶振。32.768-kHz 晶振用于要求非常低的睡眠電流消耗和精確喚醒時(shí)間的應(yīng)用。 32.768-kHz晶振看到的負(fù)載電容由下式給定： PLCCCC103111 (8) 由此可算得C9=C10=12pF，C2=C3=15pF。 （3）射頻微帶線的計(jì)算： 在射頻部分的 PCB 板設(shè)計(jì)過程中，我們不僅要遵守 PCB 板設(shè)計(jì)和布線的一些規(guī)則， 還必須考慮射頻電路的一些特征，合理布局，避免干擾。此外，微帶線的設(shè)計(jì)也是射頻 PCB 板的一個(gè)重點(diǎn)。 當(dāng)電路的頻率達(dá)到射

46、頻甚至微波的時(shí)候，電路之間的連線就要用微帶線，微帶線在 電路中的主要作用有兩個(gè)：一是根據(jù)要求，設(shè)計(jì)具有一定特性阻抗 Z 的微帶線，用以輸 入輸出信號(hào)或者連接電路，如果它與前端電路的輸出阻抗和后端電路的輸入阻抗匹配， 就可以使信號(hào)傳輸過程中的功率損耗減到最??；二是用微帶線的阻抗特性，應(yīng)用到電路 的輸入、輸出或級(jí)間匹配中。 在此次設(shè)計(jì)中包含 2.4G 的射頻電路，其輸入輸出都要用到特征阻抗 Zo 為 50 歐姆 的微帶線來和電路匹配。根據(jù)所選擇的 PCB 板的性能來設(shè)計(jì) 50 歐姆的微帶線，在材料 一定的情況下，微帶線的特征阻抗取決于微帶線的寬度 W，而這個(gè) W 是根據(jù) PCB 板的 介電常數(shù) r

47、 ，板子厚度 h 等參數(shù)決定的。 444 . 1 ln 3 2 393 . 1 1 h w h w eff f o z z (9) 其中， h w e rr ff121 2 1 2 1 ， 8 . 376 o o f u z 是在自由空間的波阻抗， 微帶線的長(zhǎng)度公式如下： ff o e c l 4 1 4 1 (10) 在此設(shè)計(jì)中使用的是 FR4 覆銅板，其介電常數(shù)為 4.0-4.6（此次設(shè)計(jì)取 4.0） ，覆銅厚度 為 0.5，板厚度為 0.8mm。利用以上公式計(jì)算的微帶線寬 0.5mm，長(zhǎng)為 20mm。 22 3.4 電路板的調(diào)試 當(dāng)電路板焊接完成后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試之前，首先調(diào)試好系統(tǒng)的各個(gè)模

48、塊，其中包括電 源電路、數(shù)據(jù)采集、無線傳輸電路。在這些模塊的調(diào)試中要借助實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的工具或軟 件，例如萬用表、示波器。仿真口等。看連線是否與邏輯圖一致，有無短路、虛焊等現(xiàn) 象。器件的型號(hào)、規(guī)格、極性是否有誤，接插方向是否正確。檢查完畢，可用萬用表測(cè) 量一下線路板正負(fù)電源端之間的電阻，排除電源短路的可能性。 圖 3.10 數(shù)據(jù)采集傳輸電路板 圖 3.11 數(shù)據(jù)接收顯示電路板 藍(lán)牙模塊之間的調(diào)試主要是兩個(gè)模塊之間的通信。在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的兩個(gè)串口在兩個(gè) 23 藍(lán)牙模塊之間傳輸一些數(shù)據(jù)或文本，在兩個(gè)藍(lán)牙模塊通信正常的情況下，一端用藍(lán)牙模 塊與計(jì)算機(jī)串口相連，另一端用設(shè)計(jì)好的藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊，結(jié)合

49、簡(jiǎn)單的收發(fā) 軟件進(jìn)行調(diào)試。 在電路調(diào)試好后，通過仿真口接口電路把電路板與電腦連接，利用 TEXAS INSTRUMENT 軟件觀看調(diào)試結(jié)果。調(diào)試顯示結(jié)果如下所述。 3.4.1 發(fā)送節(jié)點(diǎn)的調(diào)試 （1）將仿真器的另一端通過 10 芯仿真器線與發(fā)送節(jié)點(diǎn)底板的調(diào)試接口相連，注意 連接線頭的朝向。 （2）通過 TEXAS INSTRUMENT 運(yùn)行 Flash Programmer 程序，此刻會(huì)列出已經(jīng)連 接的節(jié)點(diǎn)信息，同時(shí)，也可測(cè)試此節(jié)點(diǎn)可以擦除程序，如下圖 3.12 所示： 圖 3.12 發(fā)送節(jié)點(diǎn)無線通信能力的測(cè)試 （3）用同樣的連接方式，也可測(cè)試出此節(jié)點(diǎn)可以寫入程序。 24 圖 3.13 發(fā)送節(jié)點(diǎn)

50、無線通信能力的測(cè)試 （4）用同樣的連接方式，通過此軟件觀察此節(jié)點(diǎn)中程序運(yùn)行的情況：點(diǎn)擊“Flash Image”最后面的添加文件的按鈕，選擇應(yīng)用筆記-無線通信測(cè)試/CC2540-TxNode.hex 固件，Action 列表中選擇“Erase，program and verify” ，確認(rèn)無誤后，觀察測(cè)試結(jié)果- 軟件提示：Error in HEX file verification。 由此可知，*.HEX 文件被引入此節(jié)點(diǎn)的過程中發(fā)生錯(cuò)誤，因此無法正常運(yùn)行此程序。 25 圖 3.13 發(fā)送節(jié)點(diǎn)無線通信能力的測(cè)試 3.4.2 接收節(jié)點(diǎn)的調(diào)試 （1）將仿真器的另一端通過 10 芯仿真器線與接收節(jié)點(diǎn)

51、底板的調(diào)試接口相連，注意 連接線頭的朝向。 （2）通過 TEXAS INSTRUMENT 運(yùn)行 Flash Programmer 程序，此刻會(huì)列出已經(jīng)連 接的節(jié)點(diǎn)信息，同時(shí)，也可測(cè)試此節(jié)點(diǎn)可以擦除程序，如下圖所示： 圖 3.14 接收節(jié)點(diǎn)無線通信能力的測(cè)試 （3）用同樣的連接方式，也可測(cè)試出此節(jié)點(diǎn)可以寫入程序。 26 圖 3.15 接收節(jié)點(diǎn)無線通信能力的測(cè)試 （4）用同樣的連接方式，通過此軟件觀察此節(jié)點(diǎn)中程序運(yùn)行的情況：點(diǎn)擊“Flash Image”最后面的添加文件的按鈕，選擇應(yīng)用筆記-無線通信測(cè)試/CC2540-TxNode.hex 固件，Action 列表中選擇“Erase，program

52、 and verify” ，確認(rèn)無誤后，觀察測(cè)試結(jié)果- 軟件提示：Error in HEX file verification。 由此可知，*.HEX 文件被引入此節(jié)點(diǎn)的過程中發(fā)生錯(cuò)誤，因此無法正常運(yùn)行此程序。 27 圖 3.16 接收節(jié)點(diǎn)無線通信能力的測(cè)試 4 總結(jié)和展望 4.1 總結(jié) 藍(lán)牙技術(shù)是一種發(fā)展迅速的無線通信技術(shù)，以低成本、短距離無線連接為基礎(chǔ)，為 便攜式電子設(shè)備和固定式電子設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。利用藍(lán)牙技術(shù)構(gòu)建無線 數(shù)據(jù)采集傳輸模塊，可以減少系統(tǒng)間的電纜連接，應(yīng)用于各種場(chǎng)合，因此在工礦、倉(cāng)庫(kù) 具有廣泛的應(yīng)用前景。 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度與壓力的數(shù)據(jù)采集和短距離內(nèi)數(shù)據(jù)的無線傳輸

53、，本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 了一種基于 CC2540 的藍(lán)牙無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)與相關(guān)軟件相結(jié)合，已經(jīng)完成了硬件 的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，學(xué)到了跟多元器件的應(yīng)用方法和電路結(jié)構(gòu)，諸如 多單元公用電源時(shí)的去耦、優(yōu)化電路性能的巴倫電路以及天線匹配微帶線的計(jì)算，更多 的是了解了 TI 公司的 CC2540 是一種低成本、低功耗短距離 RF 連接的設(shè)計(jì)。 4.2 展望及今后工作的建議 由于藍(lán)牙技術(shù)具有體積小、功耗小、抗干擾等突出的優(yōu)點(diǎn)，利用藍(lán)牙芯片作為實(shí)現(xiàn) 無線通信的手段?？傊?，整個(gè)藍(lán)牙協(xié)議結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用重傳機(jī)制來保證鏈路的可靠性， 在基帶、鏈路管理和應(yīng)用層中還可實(shí)行分級(jí)的多種安全機(jī)制，并且通過跳頻技術(shù)可

54、以消 除網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中來自其它無線設(shè)備的干擾。 誠(chéng)然，由于藍(lán)牙技術(shù)是一種較新的無線通信技術(shù)和本人的知識(shí)面和時(shí)間上的局限性， 因而此藍(lán)牙無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還存在許多問題，一下是有待進(jìn)一步完善所需要做的一些工作： （1）通過修改系統(tǒng)線路及元件布局，使藍(lán)牙模塊工作穩(wěn)定，能正確運(yùn)行程序； （2）通過增加藍(lán)牙芯片功率等級(jí)和改進(jìn)天線等途徑增加藍(lán)牙無線傳輸?shù)耐ㄐ啪嚯x； （3）通過改進(jìn)藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊的軟件，不僅實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸， 而且還 i 可以實(shí)現(xiàn)與多個(gè)上位機(jī)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。 通過以上這些改進(jìn)措施，藍(lán)牙無線監(jiān)測(cè)模塊將有很強(qiáng)的使用性，所以該系統(tǒng)將會(huì)有 更大的應(yīng)用前景。 28 致 謝 本設(shè)計(jì)的完成是在我

55、們的指導(dǎo)老師胡馳老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)心下進(jìn)行的。從課題選 擇、方案制定、工作實(shí)施到論文修改，無不參透著他的心血。在每次設(shè)計(jì)遇到問題時(shí)老 師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè) 計(jì)的修改的整個(gè)過程中，花費(fèi)了胡老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向老師表示衷心地 感謝！老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！ 感謝和我同一設(shè)計(jì)小組的幾位同學(xué)，是你們?cè)谖移綍r(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問題，并 指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下能這樣順利地結(jié)稿， 在此表示深深的謝意。 感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來到這個(gè)陌生的城市里，是你們和我共

56、同維系著彼此 之間姐妹般的感情，維系著寢室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。四年里，我們 相處的很融洽，沒有發(fā)生上大學(xué)前所擔(dān)心的任何不開心的事情。只是今后大家就難得再 聚在一起讀書、聽音樂，沒關(guān)系，各奔前程，大家珍重。我們?cè)谝黄鸬娜兆樱視?huì)記一 輩子的。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有 多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！ 29 參考文獻(xiàn) 1 朱剛等編著，藍(lán)牙技術(shù)原理與協(xié)議M，北方交通大學(xué)出版社，2002 年。 2 金純，超低功耗（ULP）藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范解析M ，國(guó)防工業(yè)出版社，2010 年。 3 黃智偉編著，藍(lán)牙硬件

57、電路M，北京航空航天大學(xué)出版社，2005 年。 4 金純等編著，藍(lán)牙協(xié)議及其源代碼分析M ，國(guó)防工業(yè)出版社，2006 年。 5 李明亮，邢斌，藍(lán)牙硬件電路與藍(lán)牙核心技術(shù)及應(yīng)用M，北京電子科技出版社，2006 。 6 余生全，Bluetooth 協(xié)議棧 RFCOMM 協(xié)議層分析與設(shè)計(jì)J.小型微型機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)J.2003(9)： (1037-1040) 7 梁軍學(xué)，郁濱.Linux 藍(lán)牙協(xié)議棧的 USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)J.計(jì)算機(jī)工程，2008,349(9)：273-275. 8 李想，藍(lán)牙 RFCOMM 協(xié)議分析與實(shí)現(xiàn)J，電子科技，2007(4)：(3540)。 9 李育林藍(lán)牙技術(shù)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)通信技術(shù)及應(yīng)

58、用J2007(8)：(6667) 。 10 叢延奇，劉英莉，基于 MCU 實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙與 PC 機(jī)之間 HCI 層傳輸J，電子技術(shù)應(yīng)用，2004 年第 11 期：P43-P44。 11 何國(guó)泉，李躍忠，黃志紅，基于 HCI 層的單片機(jī)對(duì)藍(lán)牙模塊的控制J，科技光產(chǎn)， 20051：P4345。 12 黃智偉編著，單片無線發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì)，西安電子科技大學(xué)出版社J，2009 13 朱剛、談?wù)褫x、周賢偉，藍(lán)牙技術(shù)原理與協(xié)議，北方交通大學(xué)出版社J，2002 14 Chatschik.An Overview of the Bluetooth Wireless TechnologyJ,IEEE Communi

59、cation Magazine,2001,12(2):86-94. 15 N.Golmie, N.Chevrollier，Techniques to improve Blueloolh performance in intefferenve environmentsJ，Proc.IEEE MILCOM,2001(1)：581-585. 30 附錄 A：發(fā)送節(jié)點(diǎn)原理圖 31 附錄 B：發(fā)送節(jié)點(diǎn) PCB 頂層圖 32 附錄 C：發(fā)送節(jié)點(diǎn) PCB 底層圖 附錄 D：發(fā)送節(jié)點(diǎn) PCB 圖 33 附錄 E：接收節(jié)點(diǎn)電路圖 34 附錄 F：接收節(jié)點(diǎn) PCB 頂層圖 35 附錄 G：接收節(jié)點(diǎn) PCB 底層圖 附錄 H：接收節(jié)點(diǎn) PCB 圖 36