畢業(yè)設(shè)計（論文）基于藍(lán)牙的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究

1、畢 業(yè) 論 文 設(shè) 計題 目 基于藍(lán)牙的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究 學(xué)生姓名 學(xué)號 所在學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 通信工程1101班 指導(dǎo)教師 完成地點 陜西理工學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計任務(wù)書院(系) 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 通信工程1101 學(xué)生姓名 一、畢業(yè)論文設(shè)計題目 基于藍(lán)牙的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究 二、畢業(yè)論文設(shè)計工作自_2015 _年_ 1_月_10_日 起至_2015_年 6 月_ 10 日止三、畢業(yè)論文設(shè)計進(jìn)行地點: 物理與電信工程學(xué)院實驗室 四、畢業(yè)論文設(shè)計的內(nèi)容要求：藍(lán)牙技術(shù)作為一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，可提供低功耗、短距離的無線空中接口，在各種固定與移動設(shè)

2、備之間實現(xiàn)無線通信。本課題利用現(xiàn)有藍(lán)牙控制芯片，設(shè)計完成一個藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。具體要求： 1、掌握藍(lán)牙技術(shù)的優(yōu)勢和工作原理； 2、采用藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)基于單片機控制器的點到點之間的通信； 3、進(jìn)行系統(tǒng)軟硬件設(shè)計、實施、調(diào)試，觀察實驗結(jié)果。 成果形式：實驗樣機一套。 畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度安排: 1.103.20：查閱資料（參考文獻(xiàn)不少于10篇），進(jìn)行方案論證，完成開題報告。完成不少于3000字的外文翻譯； 3.204.30：設(shè)計硬件電路，編寫相關(guān)軟件、完成電路仿真及樣機調(diào)試； 5.15.20：完善系統(tǒng)調(diào)試，撰寫論文，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計驗收等工作； 5.21-6.10：整理資料，修改論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯

3、。 指 導(dǎo) 教 師 鄭爭兵 系 (教 研 室) 通 信 教 研 室 系(教研室)主任簽名 批準(zhǔn)日期 接受論文 (設(shè)計)任務(wù)開始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名 基于藍(lán)牙的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究（陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院通信1101班，陜西 漢中 723003）指導(dǎo)教師：摘要 溫度測量在生活中隨處可見，提醒著我們環(huán)境的變化;對人類來說，怎樣有效地利用和控制溫度也十分重要。本設(shè)計是以stc89c52單片機為控制核心的溫度監(jiān)控系統(tǒng),可對外界進(jìn)行溫度測量。該系統(tǒng)采用數(shù)字溫度計芯片ds18b20 構(gòu)成測溫單元, 對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集的信號直接送入單片機進(jìn)行處理，通過lcd1602將溫度值進(jìn)行實時顯示。以無

4、線通信模塊hc-05/06構(gòu)成通信主體單元，在一定范圍內(nèi)進(jìn)行無線發(fā)送和接收，在接收端同樣用lcd1602進(jìn)行實時顯示。通過該試驗可以了解到，hc-05/06無線發(fā)射模塊在數(shù)據(jù)采集和傳輸過程中具有低功耗，強抗干擾能力等優(yōu)點，實用性比較強。關(guān)鍵詞 stc89c52 ds18b20 lcd1602 hc-05/06 無線通信based on the bluetooth wireless data transmission system researchtuo yi(grade,11,class1,major of communication engineering, school of physic

5、s and telecommunication engineering,shaanxi university of technology,hanzhong 723001,china )tutor: zheng zhengbingabstract:temperature measurement can be seen everywhere in our daily life, remind us environmental-changes; for humans, how to effectively use and control of temperature is also very imp

6、ortant. this design is based on stc89c52 single-chip microcomputer as the control core of temperature monitoring and control system, temperature measurement to the outside world. the system uses digital thermometer chip ds18b20 temperature measuring unit, the temperature data are collected, and the

7、acquisition of the signal directly into the single chip microcomputer for processing, through lcd1602 real-time temperature display. in the wireless communication module hc - 05/06 constitute the main unit, in a certain range wireless sending and receiving, also using lcd1602 real-time display at th

8、e receiving end. can learn through this test, hc - 05/06 wireless transmitting module in the process of data collection and transmission with low power consumption, strong anti-jamming ability etc, and stronger practicability. key words: stc89c52 ds18b20 lcd1602 hc-05/06 wireless communication 目錄1.引

9、言11.1課題背景11.2藍(lán)牙的發(fā)展及發(fā)展趨勢11.3本課題研究的主要內(nèi)容22.系統(tǒng)概述與方案選擇32.1原理簡介32.2方案選擇32.2.1無線通信模塊的選擇32.2.2單片機的選擇32.2.3溫度傳感器的選擇32.2.4顯示模塊的選擇43.系統(tǒng)的整體設(shè)計53.1硬件的設(shè)計53.1.1溫度采集53.1.2通信模塊hc-0583.1.3單片機控制部分103.1.4復(fù)位電路的設(shè)計123.1.5時鐘電路的設(shè)計133.1.6 lcd1602芯片簡介153.1.7顯示電路的設(shè)計163.2軟件設(shè)計173.2.1主程序173.2.2溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖193.2.3 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖193.2

10、.4 1602的液晶顯示194.測試結(jié)果214.1硬件性能測試214.2軟件性能測試214.3測試相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)果23結(jié)論24致謝25參考文獻(xiàn)26附錄a 英文文獻(xiàn)原文27附錄b 英文文獻(xiàn)譯文33附錄c 總體設(shè)計實物連接圖38附錄d實物圖片39附錄e 源程序401.引言1.1課題背景所謂藍(lán)牙（bluetooth）技術(shù)，實際上它是一種短距離的無線通信技術(shù)，使用藍(lán)牙技術(shù)，能夠有效地簡化pad、筆記本電腦、移動電話和手機等移動通信終端設(shè)備之間的通信，也可成功地簡化以上這些設(shè)備與因特網(wǎng)之間的通信，從而使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與internet之間數(shù)據(jù)的傳輸變得更加迅速、高效，達(dá)到拓寬無線通信道路的目的。通俗的說

11、，就是藍(lán)牙技術(shù)使現(xiàn)代一些輕易攜帶的通信設(shè)備和計算機設(shè)備，無需電纜就能聯(lián)網(wǎng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)無線因特網(wǎng)，其實際應(yīng)用范圍也可拓展到各種家電產(chǎn)品、消費類電子產(chǎn)品和汽車等信息家電，形組成一巨大的無線通信網(wǎng)絡(luò)。 藍(lán)牙是無線數(shù)據(jù)和語音傳輸?shù)囊环N開放標(biāo)準(zhǔn)，將各種通信設(shè)備、各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)、計算機類的終端設(shè)備、甚至家用電器用無線方法連接到一塊。藍(lán)牙技術(shù)傳輸?shù)木嚯x為10cm10m，加大發(fā)送功率或是添加某些外部設(shè)備便可達(dá)到100m。藍(lán)牙技術(shù)采用2.4ghz 的ism頻段和調(diào)頻、跳頻技術(shù)，并使用前向糾錯編碼、tdd和基帶協(xié)議。tdma每個時隙為0.625s，它的發(fā)送功率為1mb/s。藍(lán)牙技術(shù)支持64kb/s的實時數(shù)據(jù)傳輸

12、以及語音傳輸，語音編碼是cvsd，發(fā)射功率分別是1mw、2.5mw以及100mw（class3、class2、class1），而且使用全球統(tǒng)一的48位的識別碼。因為藍(lán)牙采用無線接口來替代有線電纜的連接1，所以它有很強的移植性，并適用于多種場合，再加上這項技術(shù)功耗低、對人體危害小，且應(yīng)用簡單、容易實現(xiàn)，它的應(yīng)用范圍十分的廣泛。從此藍(lán)牙技術(shù)在開始了其蓬勃的發(fā)展。在工業(yè)控制現(xiàn)場，經(jīng)常要采集大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，例如電壓、電流、溫度、濕度、氣壓、水壓等等，溫度是一個十分重要的物理量，它將直接影響燃燒、化學(xué)反應(yīng)、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、結(jié)晶及空氣流動等物理和化學(xué)過程。溫度控制的失誤就可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品細(xì)節(jié)

13、、產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量等一系列問題，因此對溫度的檢測意義就非常的大。溫度采集的控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)科研和人們的生活領(lǐng)域中，得到了廣泛的應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，很多時候都要對溫度進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，方便生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行，產(chǎn)品質(zhì)量才能得到充分的保證3。溫度作為一項工業(yè)常用的測量對象，在許多工業(yè)現(xiàn)場和過程控制當(dāng)中具有十分重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的飛快發(fā)展,要求對溫度測量的范圍向著深度和廣度不斷地擴展,不僅要求要有足夠的精度滿足于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的使用要求,而且還要有廣泛的測溫范圍。在許多測控現(xiàn)場，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸都是通過有線電纜實現(xiàn)的。隨著射頻、集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，無線通信功能的實現(xiàn)便很容易了，數(shù)據(jù)

14、傳輸?shù)乃俾矢?，抗干擾的能力更強，許多應(yīng)用技術(shù)采用了無線傳輸。無線數(shù)據(jù)的傳輸與有線數(shù)據(jù)的傳輸相比，有許多優(yōu)點：一是成本低，省去大量的布線；二是建網(wǎng)速度更快了，只需在終端連接無線數(shù)據(jù)傳輸模塊及架設(shè)適當(dāng)天線；三是適應(yīng)性更好了，能應(yīng)用于許多特殊的環(huán)境；四是擴展性非常好，只需將每個電子設(shè)備與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊連接。因此，無線傳輸是一種有效數(shù)據(jù)傳輸方式。所以使用無線傳輸高精度的測溫系統(tǒng)可對生產(chǎn)環(huán)境的溫度進(jìn)行無線的傳輸并能進(jìn)行使技術(shù)人員可遠(yuǎn)距離實時的了解被測現(xiàn)場溫度變化的情況,保證生產(chǎn)自動化、智能化能順利、安全進(jìn)行，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。1.2藍(lán)牙的發(fā)展及發(fā)展趨勢 近些年來，隨著射頻技術(shù)、微電子技術(shù)以及集

15、成電路技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)牙技術(shù)取得迅猛的發(fā)展，無線通信技術(shù)的實現(xiàn)成本越來越低，傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇?，可靠性越來越強，并且逐漸達(dá)到了可與和有線網(wǎng)絡(luò)相媲美的水平。短距離的無線通信技術(shù)是近些年來的研究熱點，將無線技術(shù)引進(jìn)數(shù)據(jù)采集的領(lǐng)域，解決某些環(huán)境下數(shù)據(jù)的采集問題，也可以解決有線網(wǎng)絡(luò)帶來的布線不方便、很難維護等缺點。有些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域，進(jìn)一步拓展至工業(yè)控制、儀器儀表等領(lǐng)域。隨著通信技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對所居住的環(huán)境提出了更高的要求，在這種形勢下產(chǎn)生了“智能家居”這一概念。目前，智能家居可定義為利用通信、網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，通過家庭信息管理平臺將與

16、家居生活有關(guān)的子系統(tǒng)有機地結(jié)合成一個整體系統(tǒng)。智能家居首先要實現(xiàn)對所有家電設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視，滿足家電網(wǎng)絡(luò)同外部進(jìn)行通信的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)家庭的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及信息交換。智能家居的最終目的就是為了滿足人們對安全、方便和舒適生活理念的追求。對當(dāng)前環(huán)境的狀況的監(jiān)測分析是首要的目標(biāo)2，無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是針對智能家居中對生活中各種數(shù)據(jù)等進(jìn)行采集分析的解決方案。近年來，智能控制技術(shù)已取得了迅猛的發(fā)展。智能控制已綜合與集成了多種學(xué)科的，吸引了全球不同領(lǐng)域、不同學(xué)科的眾多專家學(xué)者對其進(jìn)行廣泛的研究工作，并不斷探索新的方法、新的理論和新的有效的應(yīng)用。智能控制已漸漸滲透到人們生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域，成為人們生活的重要組成部

17、分。藍(lán)牙從實驗室進(jìn)入市場經(jīng)過了三個階段：第一階段：2001和2002期間，藍(lán)牙技術(shù)作為一個子件應(yīng)用于移動終端。如藍(lán)牙耳機、筆記本電腦的插卡和pc卡等。第二階段：2002年到2005年期間，藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品可以嵌入中高檔產(chǎn)品中，如pc、手機、筆記本電腦等。藍(lán)牙產(chǎn)品價格的價格不斷下降，其芯片價格也很便宜，而相關(guān)的測試和取證工作也得到初步完善。第三階段：2005年以后，藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)入家電及其他各種電子產(chǎn)品中，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)到處可見，藍(lán)牙應(yīng)用也開始慢慢的普及，藍(lán)牙產(chǎn)品的價格一降再降，每人都可能擁有好幾個帶有藍(lán)牙技術(shù)的產(chǎn)品3。目前，藍(lán)牙產(chǎn)品正處于第二階段的起步期。預(yù)估2015年，藍(lán)牙用戶已超過30億的無線用戶，其中

18、包括10億多使用無線互聯(lián)網(wǎng)訪問藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)。第四代移動通信技術(shù)為藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)提供了一個更大的市場，藍(lán)牙互聯(lián)技術(shù)允許手機、pad、私人電腦和其他的接入設(shè)備相互連接在一起。安裝藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備從2001年的不到100萬臺增加到現(xiàn)在的上百億臺。 通信業(yè)最初研發(fā)“藍(lán)牙技術(shù)”的標(biāo)準(zhǔn)的初衷，藍(lán)牙技術(shù)的市場從簡單的無線互聯(lián)，提供使用簡單和方便的無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)4。1.3本課題研究的主要內(nèi)容 本課題主要是進(jìn)行基于無線傳輸模塊的溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計，測溫系統(tǒng)由溫度信號采集與顯示模塊、單片機控制單元、無線藍(lán)牙模塊幾部分組成。本課題將傳感器技術(shù)、新興的無線通信技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合，力圖通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線化來達(dá)到智能家居、工業(yè)控

19、制等領(lǐng)域中布線不便時對室內(nèi)生活環(huán)境、工業(yè)測控現(xiàn)場指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集。本課題提出了一種有效的數(shù)據(jù)采集分析方案，設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于無線射頻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于無線藍(lán)牙模塊hc-05和stc89c52rc單片機為核心，以低功耗和模塊化為設(shè)計原則，設(shè)計出具有功耗低，體積小，成本低及數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠的無線監(jiān)測系統(tǒng)，由以下四個方面依次完成：（1） 設(shè)計系統(tǒng)總體方案，完成了溫度數(shù)據(jù)采集和處理、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計。（2） 選擇元器件按照低功耗和模塊化為原則，選取了合適的溫度傳感器、單片機、無線藍(lán)牙收發(fā)模塊。（3）無線收發(fā)方案設(shè)計，通過軟件控制元器件來實現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計。（4）完成無線數(shù)據(jù)采集的硬

20、件電路設(shè)計及相關(guān)的開發(fā)和調(diào)試。主要包括傳感器接口電路設(shè)計及數(shù)據(jù)采集與處理相關(guān)程序設(shè)計、無線藍(lán)牙模塊的接口設(shè)計。本課題旨在通過軟、硬件的有機結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，進(jìn)行各功能模塊的編寫。對系統(tǒng)硬件的工作原理進(jìn)行了分析描述，并進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計。具體實現(xiàn)液晶動態(tài)顯示、stc89c52rc及hc-05等器件外接電路接口的軟、硬件調(diào)試。2.系統(tǒng)概述與方案選擇2.1原理簡介隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，短距離無線通信技術(shù)也得到了進(jìn)一步發(fā)展。一塊芯片的內(nèi)部包含了短距離無線通信的基本功能，一般采用基于跳頻的收發(fā)芯片，外加上微控制器和少量外圍設(shè)備構(gòu)成專門的或通用的無線通信模塊。所有高頻系統(tǒng)部分己經(jīng)全部集成在一個芯片的內(nèi)部

21、5，性能穩(wěn)定且不受外界干擾，降低設(shè)備的復(fù)雜性。新一代短距離藍(lán)牙通信系統(tǒng)具有功耗低、體積小、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，而且開發(fā)簡單，可以嵌入到各種設(shè)備中，實現(xiàn)設(shè)備間的無線連接，因此，在工業(yè)、民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。對于一個系統(tǒng)無線通信技術(shù)的選擇主要從以下幾個方面進(jìn)行考慮： （1）可以完成系統(tǒng)要求的功能 （2）開發(fā)簡單,收發(fā)芯片所需要的外圍元器件數(shù)量較少，它芯片外圍元器件的數(shù)量關(guān)系到了系統(tǒng)的復(fù)雜性和它的成本，所以應(yīng)選擇外圍元器件較少的收發(fā)芯片。通信協(xié)議的復(fù)雜程度也會對整個系統(tǒng)的開發(fā)的復(fù)雜性有很大程度的影響5。 （3）就無線測溫系統(tǒng)來說，需要對傳感器收集到的信號進(jìn)行處理，并要求系統(tǒng)的可靠性高、

22、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強，且對于一個無線系統(tǒng)來說，低功耗也是一項重要的指標(biāo)。2.2方案選擇2.2.1無線通信模塊的選擇應(yīng)設(shè)計要求采用藍(lán)牙技術(shù)來實現(xiàn)短距離無線數(shù)傳，藍(lán)牙技術(shù)同時支持語音通信和數(shù)據(jù)傳送，使用跳頻技術(shù)（本身包括糾錯機制，可靠性高)，藍(lán)牙規(guī)范的核心部分可以使多個外部設(shè)備進(jìn)行互相定位、連接以及數(shù)據(jù)的交換，并且能夠?qū)崿F(xiàn)相互的操作和交互式的應(yīng)用6。2.2.2單片機的選擇方案一：方案一：以at89c51作為硬件核心，通過采用flash rom，內(nèi)部具有4kb rom存儲空間,可在3v的超低壓條件下工作,而且與mcs-51系列單片機完全兼容,isp在線編程技術(shù)對于at89c51在電路設(shè)計中不能夠應(yīng)

23、用, 所以在對整個電路進(jìn)行修整時，程序的錯誤修改或添加部分功能就需要重新燒入程序，芯片的對此使用拔插也會對芯片造成一定的損壞。方案二：以at89c51作為整個設(shè)計的核心，通過采用技術(shù)flash rom，能在3v的低電壓下進(jìn)行工作；同時也與mcs-51系列單片機完全相同，芯片內(nèi)部存儲空間為8kb rom ，at89c51同樣具有芯片89c51的功能，而且它具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)對電路進(jìn)行調(diào)整、修改時7，如果對芯片進(jìn)行多次燒程序，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。方案三：stc89c52 是一種高性能、低功耗、cmos8位微控制器，具有 8k 的存儲器。與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和

24、引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)編程，也可以適用于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在線系統(tǒng)可編程f功能，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。方案比較：方案一是多年前的的產(chǎn)品，因自身設(shè)計缺陷，已經(jīng)很少被人使用。方案二和方案三使用差別不大，但方案二需要專有下載線，方案三使用串口下載即可。因此選擇方案三。2.2.3溫度傳感器的選擇方案一：基于熱電阻溫度傳感器。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元器件。現(xiàn)有鉑、銅、鎳等熱電阻應(yīng)用廣泛。其主要的特點為測量范圍大、精度高、便于遠(yuǎn)距離測量。鉑的易提純，耐氧化能力強，物理、化

25、學(xué)性能極穩(wěn)定，工業(yè)性好，復(fù)制性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測高精密測溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)。缺點是價格貴，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆，受到磁場影響大，溫度系數(shù)小。按iec標(biāo)準(zhǔn)測溫范圍-200650，百度電阻比w（100）=1.3850時，r0為100和10，其允許的測量誤差a級為（0.15+0.002 |t|），b級為（0.3+0.005 |t|）。方案二：基于ds18b20溫度采集，溫度測量范圍從-55+125，-10+85時測量精度為0.5，測量分辨率為0.0625，電源電壓范圍從3.35v 。它支持“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，可組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。而且，無需進(jìn)行線性校正，使用非常方便并且成本低

26、。與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同之處在于它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位數(shù)字顯示，可以分別在很短的時間之內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化為最高到12位的數(shù)字。它具有體積小、傳輸距離遠(yuǎn)、接口方便等特點。 系統(tǒng)有如下特點： (1)送串行數(shù)據(jù)，不需要外部元件；(2)不需要備份電源，可通過信號線供電；(3)等待模式，沒有功耗；(4)系統(tǒng)的抗干擾性較好，適合于各種惡劣環(huán)境的測量，如環(huán)境檢測、設(shè)備溫度檢測等，其他的一些測溫類消費電子產(chǎn)品等。方案比較：綜合比較方案一與方案二，成本相差不多，方案二具有更高的抗干擾能力和精度，電路結(jié)構(gòu)簡單，選擇方案二作為本設(shè)計的溫度傳感器。2.2.4顯示模塊的

27、選擇方案一：基于數(shù)碼管的顯示模塊。數(shù)碼管分為共陰極和共陽極數(shù)兩種，選擇的數(shù)碼管類型不同，在它的程序設(shè)計上也存在一定的差別。數(shù)碼管顯示內(nèi)容比較直觀，一個數(shù)碼管只可以顯示一位，要顯示多位數(shù)字就必須添加多個數(shù)碼管，在位數(shù)顯示比較少的硬件中，程序編寫和外圍電路的設(shè)計都非常容易，但位數(shù)顯示比較多的情況下，程序的編寫和硬件的制作就比較麻煩，而且它的顯示速度受到很大的限制。當(dāng)硬件電路設(shè)計完成之后，系統(tǒng)顯示能力基本也被確定，系統(tǒng)的擴展也受到了限制。方案二：基于液晶顯示屏的顯示模塊，具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點，用戶可以根據(jù)設(shè)計要求來顯示內(nèi)容、甚至可以顯示自己動手設(shè)計的圖案。當(dāng)硬件設(shè)計完成時，可以通過

28、軟件的修改來不斷擴展系統(tǒng)來修改它的顯示。液晶顯示模塊的外圍驅(qū)動電路比較簡單，顯示位數(shù)的增加不需要對硬件電路進(jìn)行修改，可增強性很強。字符型液晶顯示屏是我們在平時設(shè)計電路中經(jīng)常用到的一款顯示屏8。因此選用方案二lcd1602做輸出顯示。 3.系統(tǒng)的整體設(shè)計 本系統(tǒng)是通過單片機控制無線傳輸來實現(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)的接受,以 stc89c52rc單片機為控制單元， ds18b20為溫度采集模塊，hc-05/06無線藍(lán)牙模塊為溫度數(shù)據(jù)發(fā)送單元，實現(xiàn)溫度的采集、發(fā)送、顯示，就是一套通過無線方式實現(xiàn)溫度的顯示發(fā)送以及監(jiān)測系統(tǒng)。基于無線藍(lán)牙模塊的溫度監(jiān)測系統(tǒng)主要由四個模塊構(gòu)成，分別為溫度采集模塊、無線藍(lán)牙收發(fā)模塊、單

29、片機控制模塊以及液晶顯示模塊。 發(fā)送端 接收端圖3.1 系統(tǒng)總方框圖3.1硬件的設(shè)計3.1.1溫度采集dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器ds1820是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。新一代的“ds18b20”體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。圖3.2 ds18b20ds18b20管腳排列：1.vdd為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地)2.gnd為電源地;3.vq為數(shù)字信號輸入/輸出端;ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：溫度傳感器、64位c存儲器、溫度報警觸發(fā)器、配置寄存器。ds18b20的管腳排列如下: 數(shù)字

30、信號輸入/輸出端；電源地；外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。圖3.3 ds18b20方框圖ds18b20依靠一個單線端口通訊。在單線端口條件下，必須先建立存儲器操作協(xié)議，才能進(jìn)行存儲器和控制操作。因此，控制操作必須首先提供下面5個存儲器操作指令之一：(1)讀rom,(2)匹配rom, (3)搜索rom, (4)因為只有一個采集芯片，直接跳過rom, (5)警報搜索。這些指令將會作用在這款測溫芯片上，如果這些命令使得測溫芯片成功的完成測量溫度的過程，它采集到的數(shù)據(jù)就會存到芯片的內(nèi)部的存儲器中。測量的數(shù)據(jù)在內(nèi)部的存儲器中，可以讓芯片開啟記憶模式，并閱讀存儲器中的內(nèi)容數(shù)據(jù)。低溫觸發(fā)器t

31、l和高溫觸發(fā)器th都有eeprom 的數(shù)據(jù)9。如果ds18b20不使用報警檢查指令，這些寄存器可用作為普通的存儲。在芯片上還有溫度的數(shù)字轉(zhuǎn)換。th和tl指令使用一個帶有記憶功能的指定來完成工作。通過高速緩存存儲器10，所有數(shù)據(jù)的讀寫都是從最低位開始。1.ds18b20主要特性:ds18b20支持“一線總線”接口，測量范圍為 -55c+125c，在-10+85c范圍內(nèi),精度為0.5c?，F(xiàn)場溫度以一線總線的方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。適用于在惡劣環(huán)境的現(xiàn)場測量，如：設(shè)備或過程控制、環(huán)境控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等，支持3v5.5v的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體

32、積更小。ds18b20可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為0.5c?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在eeprom中，掉電后依然保存。ds18b20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價格比也非常出色。2.ds18b20的工作原理:ds18b20的測溫原理如圖3.4所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響不大，低溫度系數(shù)晶振用于產(chǎn)生脈沖信號然后送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)當(dāng)計數(shù)器1的預(yù)

33、置值減到0時，溫度寄存器的值將加1計數(shù)器1 的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預(yù)置值。圖3.4 ds18b20工作原理圖3.ds18b20基本應(yīng)用電路ds18b20測溫系統(tǒng)的優(yōu)點是測量的溫度精確度高、支持“一線總線”、系統(tǒng)簡單等優(yōu)點。ds18b20在不同的供電方式下的測溫電路圖也不盡相同（本設(shè)計采用的供電方式是外部電源供電方式）。下面是它的倆種不同的供電方式：(1) 寄生電源供電ds18b20

34、可以通過從vdd引腳接入一個外部電源供電，或者可以工作于寄生電源模式，該模式允許ds18b20工作于無外部電源需求狀態(tài)。寄生電源在進(jìn)行遠(yuǎn)距離測溫時是非常有用的。寄生電源如圖3.5所示，當(dāng)總線為高電平時，寄生電源由單總線通過vdd引腳。這個電路會在總線處于高電平時偷能量，部分汲取的能量存儲在寄生電源儲能電源（cpp）內(nèi)，在總線處于低電平時釋放能量以提供給元器件能量。當(dāng)ds18b20處于寄生電源模式時，vdd引腳必須接地。圖3.5 ds18b20寄生電源供電方式電路圖寄生電源模式下，單總線和cpp在大部分操作中能提供充分的滿足規(guī)定時序和電壓的電流給ds18b20。然而，當(dāng)ds18b20正在執(zhí)行溫度

35、轉(zhuǎn)換或從高速暫存器向epprom傳送數(shù)據(jù)時，工作電流可能達(dá)1.5ma。這個電流可能會引起鏈接單總線的弱上拉電阻的不可接受的壓降，這需要更大的電流，而此時cpp無法提供電流。為了保證ds18b20有充足的供電，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝數(shù)據(jù)到epprom操作時，必須給單總線提供一個強上拉。用漏極開路把i/o直接拉到電源上就可以實現(xiàn)。在發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換指令44h或拷貝暫存器指令48h之后，必須在之多10us之內(nèi)把單總線轉(zhuǎn)換到強上拉，并且在溫度轉(zhuǎn)換時序或拷貝數(shù)據(jù)時序必須一直保持為強上拉狀態(tài)。當(dāng)強上拉狀態(tài)保持時，不允許有其他操作。（2）ds18b20的外部電源供電方式電路圖對ds18b20供電的另一種方法是從v

36、dd引腳接入一個外部電源，見圖3.6.這樣做的好處是單總線不需要強上拉。而且總線不用在轉(zhuǎn)換溫度期間總保持高電平。圖3.6外部電源給ds18b20供電溫度高于100時，不推薦使用寄生電源，因為ds18b20在這種溫度下表現(xiàn)出的漏電流比較大，通訊可能無法進(jìn)行。在類似這種溫度的情況下，強烈推薦使用ds18b20的vdd引腳。對于總線控制器不直到總線上的ds18b20時用寄生電源還是外部電源的情況，ds18b20預(yù)備了一種信號指示電源的使用示意圖?？偩€控制器發(fā)出一個skip rom指令cch，然后發(fā)出讀電源指令b4h，這條指令發(fā)出后，控制器發(fā)出讀時序，寄生電源會將總線拉低，而外部電源會將總線保持高電平

37、。如果總線被拉低，總線控制器就會知道需要在溫度轉(zhuǎn)換期間對單總線提供強上拉。3.1.2通信模塊hc-05藍(lán)牙模塊hc-05模塊是一款主從一體的高性能串口模塊，1. 可用于各種帶藍(lán)牙功能的電腦、藍(lán)牙主機、手機、pda、psp等職能終端配對。2. 寬波特率范圍4800-382400，并且模塊兼容單片機系統(tǒng)。3. 當(dāng)主從模式倆個藍(lán)牙模塊配對成功后，可以簡單的更改為無線藍(lán)牙，讓您的設(shè)備或產(chǎn)品更高級，更時尚。4. 您可以很容易的使用提供的藍(lán)牙手機軟件等。藍(lán)牙模塊hc-05嵌入式藍(lán)牙串口模塊（以下簡稱模塊）具有兩種工作模式：命令響應(yīng)工作模式和自動連接工作模式，在自動連接工作模式下模塊又可以分為主（maste

38、r）、從（slave）和回環(huán)（loopback）三種工作狀態(tài)。當(dāng)模塊處于自動連接工作模式時，將自動根據(jù)事先設(shè)定的方式連接數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)模塊處于命令響應(yīng)工作模式時能執(zhí)行下述所有at命令，用戶可以向模塊發(fā)送各種at指令，為模塊設(shè)定控制參數(shù)或發(fā)布控制命令。通過控制模塊外部引腳輸入電平，可以實現(xiàn)模塊工作狀態(tài)的動態(tài)切換。 模塊指示說明1.將模塊上電同時（或之前），將key接高電平，此時指示燈慢閃（1秒亮一次），模塊進(jìn)入at狀態(tài)，此時波特率固定38400。圖3.7.藍(lán)牙配對軟件側(cè)視圖2.將模塊上電后，將key懸空或者接地，此時指示燈快閃（1秒2次），表示模塊進(jìn)入可以配對狀態(tài)。此時如果將key接高電平，模塊也

39、會進(jìn)入at狀態(tài)，但是指示燈依然是快閃（1秒2次），發(fā)指令即可。3.模塊配對成功后，此時sta雙閃（一次閃倆下，倆秒閃一次）。 產(chǎn)品特性：1.核心模塊使用hc-05主從模塊，引出接口包括vcc、gnd、txd、rxd、key引腳，藍(lán)牙連接狀態(tài)引出腳(state)，未連接輸出低，連接后輸出高。2.led指示藍(lán)牙連接狀態(tài)，快閃表示沒有藍(lán)牙連接，慢閃表示進(jìn)入at模式，雙閃表示藍(lán)牙已經(jīng)連接并打開端口。3.底板設(shè)置防反接二極管，帶3.3v led，輸入電壓3.6-6v，未配對時電流越為30ma，配對后約10ma，輸入電壓禁止超過7v！4.接口電平3.3v，可以直接連接各種單片機，5v單片機也可以直接連接，

40、無需max232也不能經(jīng)過max232.5.空曠有效距離10米（功率等級為class 2），超過10米的距離也是可能的，但不對此距離的連接質(zhì)量作保障。6.配對以后當(dāng)全雙工串口使用，無需了解任何藍(lán)牙協(xié)議，支持8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、可設(shè)置奇偶校檢的通信格式，這也是最常用的通信格式，不支持其他格式。7.可以通過拉高34腳進(jìn)入at命令模式參數(shù)和查詢信息。8.體積小巧（3.57cm1.52cm），工廠生產(chǎn)貼片，保證質(zhì)量，且有一定的防靜電作用。9.可通過at命令切換為主機或者從機模式，可通過at命令連接指定設(shè)備。3.1.3單片機控制部分1.簡介:89c52是一種高性能的微處理器，它帶有一個4k字節(jié)可編程

41、可擦除的只讀存儲器，適用于低電壓，稱為單片機。單片機的可擦除次數(shù)最多為100次，否則單片機將可能會損壞。該器件采用高密度存儲器制造技術(shù)制造11，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。多功能cpu和各存儲器在整個芯片中，而且89c52是一種高效微控制器，89c52是它的一種精簡版本。89c單片機為很多控制系統(tǒng)提供了一種性價比高且使用簡單的方案。2.結(jié)構(gòu)特點：89c52的主要特征:與51單片機相兼容;有4k字節(jié)可編程閃爍存儲器;三級程序存儲器鎖定;128*8位內(nèi)部ram;32可編程i/o線;倆個16位定時器/計數(shù)器;5個中斷源;可編程串行通道;低功耗的閑置和掉電模式;壽命：1000寫/擦

42、循環(huán);數(shù)據(jù)有效保留時間為10年;片內(nèi)振蕩器和時鐘電路12等。3.管腳說明:該設(shè)計所用主要芯片是stc89c52，現(xiàn)對各組成部分的情況介紹如下：中央處理器，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，內(nèi)部程序存儲器，定時器，串行口，中斷控制系統(tǒng)，以及時鐘復(fù)位電路等等。 stc89c52芯片引腳圖如圖3.8所示，芯片引腳介紹：4.芯片擦除：整個perom陣列和三個鎖定位電擦除能夠通過正確的控制信號進(jìn)行組合，并將ale管腳處于低電平來完成。在芯片89c52擦除操作中，陣列代碼全部被寫1且在任何非空存儲字節(jié)被修復(fù)之前，該操作將被執(zhí)行。stc89c51沒有穩(wěn)態(tài)的邏輯，可以再低到零頻率的條件下的靜態(tài)邏輯，支持倆種可選的掉電模式。在閑

43、置模式下，cpu停止工作。但ram，定時器，串口和中斷系統(tǒng)依然在工作13。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)部同步并且停止振蕩器，禁止使用其他芯片功能，直到下一個初始化。 圖3.8 stc89c52引腳圖vcc:供電電源；gnd:接地p0端口（p0.0p0.7，3932引腳）：p0口是一個漏極開路的8位雙向i/o口。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動8個ttl負(fù)載，對端口p0寫入“1”時，可選作高阻抗輸入。當(dāng)芯片訪問程序的時候，p0端口也可提供低8位的地址和8位的復(fù)用總線。在編程時，p0端口接收指令；而在校驗程序時，則輸出指令。驗證時，需要外接上拉電阻。 p1端口（p1.0p1.7，18引腳）：p1端口是

44、一個內(nèi)部自帶上拉電阻的8位雙向數(shù)據(jù)口。p1的輸出緩沖器可驅(qū)動或者吸收或者輸出電流。端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。p1口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些外部被拉低的引腳會輸出一個電流。此外，p1.0和p1.1還可以作為定時器（或計數(shù)器）2的外部技術(shù)輸入（p1.0/t2）和定時器（或計數(shù)器）2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），窗體頂端此外，p1.0和p1.1還可以作為定時器（或計數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（p1.0/t2）和定時器/計數(shù)器2的輸入（p1.1/t2ex）,在對flash rom編程和程序校驗時，p1接收低8位地址。p2端口（p2.0p2.7，2

45、128引腳）：p2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o端口。p2的輸出可以驅(qū)動4個ttl輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)上拉電阻將端口拉到高電平，這時可用作輸入。p2作為輸入端口使用的時候，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些外部被拉低的引腳將會輸出一個電流。在訪問外部存儲器的時候，p2送出高8位地址。在訪問期間，p2口引腳上的數(shù)據(jù)是不會改變的。 在對芯片進(jìn)行編程和程序校驗時，p2能夠正常地接收高位地址和部分控制信號。 p3端口（p3.0p3.7，1017引腳）：p3是一個自帶上拉電阻的雙向端口。p3的輸出緩沖器能夠驅(qū)動4個ttl輸入。端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻可以把端口拉到高電位，這樣端口可用作輸

46、入口。對p3做輸入端口使用時，因為有內(nèi)部自帶上拉電阻，那些外部信號被拉低的引腳就會輸入一個電流。 在對芯片進(jìn)行編程或程序校驗時，p3還接收部分控制信號。p3口可作為一般的i/o口，還可有一些其他的復(fù)用功能，如表3.1：表3.1 p3口的引腳復(fù)用功能引腳號復(fù)用功能p3.0rxdp3.1txdp3.2外部中斷為0p3.3外部中斷為1p3.4t0-定時器的外部輸入p3.5t1-定時器的外部輸入p3.6 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通p3.7外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 stc89c52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram， 32 位i/o 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器或

47、計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，stc89c52可降至0hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷保持工作狀態(tài)。掉電模式下，ram內(nèi)容將被迅速保存，振蕩器停用，單片機停止正常的工作，直到新的中斷或硬件復(fù)位。p0 口：p0口是一個8位開路的雙向i/o端口。當(dāng)它為輸出口時，每個端口可以驅(qū)動8個邏輯電平。當(dāng)p0端口寫“1”時，引腳將被用作高阻抗輸入。當(dāng)p0端口訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器的時候，p0口也可以當(dāng)作低8位地址或數(shù)據(jù)復(fù)用14。在這種模式下， p0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，

48、p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部的上拉電阻對其增壓。p1 口：p1端口是一個自帶上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1 輸出緩沖器可以驅(qū)動4 個 邏輯電平。當(dāng)p1 端口寫“1”時，它的內(nèi)部上拉電阻會上拉對其增壓，增壓后可當(dāng)作輸入口使用。當(dāng)p1端口當(dāng)做輸入使用時，外部被拉低的引腳由于自身阻值的原因，將會輸出電流。此外，p1.0和p1.2分別作為定時器或計數(shù)器2的計數(shù)輸入（p1.0/t2）和定時器或計數(shù)器2 觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex）。 在芯片編程和檢驗的時候，p1口將接收低8位地址。引腳的第二功能p1.0 /t2（定時器/計數(shù)器t2的計數(shù)輸入），時鐘的

49、脈沖輸出；p1.1/ t2/ex（定時器/計數(shù)器t2的捕捉/觸發(fā)信號和方向控制）；p1.5 （在線系統(tǒng)編程端口）；p1.6 （在線系統(tǒng)編程端口）；p1.7 （在線系統(tǒng)編程端口）；p2 口：p2 口是一個自身攜帶上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器可以驅(qū)動4 個 邏輯電平。當(dāng)p2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻將會上拉增壓14，增壓候可以作為輸入端口使用。當(dāng)p2當(dāng)作輸入端口使用時，外部被拉低的引腳會因為自身電阻的組織，將會輸出電流。訪問外部程序中，p2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如movx ri）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校

50、驗時，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。p3 口：p3 口是一個自身攜帶上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器可以驅(qū)動4 個 邏輯電平。當(dāng)p3 端口寫“1”時，自身攜帶的上拉電阻上拉增壓，上拉電阻的增壓可使p3端口當(dāng)做輸入口。當(dāng)p3端口當(dāng)作輸入端口使用時，外部被拉低的引腳將會因自身的電阻阻值輸出電流。 p3口也可以當(dāng)作stc89c52特殊功能端口使用。在芯片進(jìn)行編程和校驗時，p3端口將會接收部分控制信號14。端口引腳 第二功能；p3.0 (串行輸入)；p3.1(串行輸出)；p3.2 (外部中斷“0”)；p3.3 int1(外部中斷“1”)； p3.4 to(定時器0或計數(shù)器0)； p3.5 t1(定時器1或計數(shù)器1)；p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲器選擇寫)；p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)存儲器選擇讀)；另外，p3口還可以接收部編程和程序校驗的控制信號。rst復(fù)位端口。振蕩器工作的時候，rst引腳將會出現(xiàn)兩個周期以上的高電平使得單片機復(fù)位。ale/prog當(dāng)芯片訪問外部程序或其他的存儲器時，ale（允許地址鎖存）脈沖的輸出將用在控制地址的低8位。一般ale仍將時鐘的振蕩頻率作為固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。對flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。芯