【正文】 1 I 摘 要 無線測量系統(tǒng)是將當(dāng)前先進的實時信息采集、信息處理與無線通信技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于某些特殊場合的信息測量。藍(lán)牙技術(shù)作為一種短距離無線通信技術(shù)，跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，技術(shù)更穩(wěn)定。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在低成本、低功耗、小尺寸、點對多點連接、語音與數(shù)據(jù)混合傳輸以及高抗干擾等方面。而且藍(lán)牙技術(shù)具有一整套全新的協(xié)議體系，可以應(yīng)用于更多的場景。因此，將藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用于無線測量系統(tǒng)實現(xiàn)無線信息采集與通信將成為一種趨勢。 本論文研究、設(shè)計并實現(xiàn)了基于藍(lán)牙的無線測量系統(tǒng)。主要包括以下內(nèi)容 : 藍(lán)牙協(xié)議及通信的研究。 分析了藍(lán)牙技術(shù)的特點、核心協(xié)議的組成體系、藍(lán)牙通信原理、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、以及應(yīng)用中的移動性與安全性等。 藍(lán)牙無線測量系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計并實現(xiàn)了基于藍(lán)牙的無線測量系統(tǒng)，包括采集器和控制端兩個終端系統(tǒng)。采集器系統(tǒng)硬件以低功耗 AVR 單片機 ATmega128L和藍(lán)牙通信模塊為核心，還包含溫度傳感器、在線編程接口等，進行了電路原理圖設(shè)計、 PCB設(shè)計以及 PCB板調(diào)試。采集器系統(tǒng)軟件是在AVR 單片機集成開發(fā)環(huán)境 Code Version AVR 下進行開發(fā)的，利用 c 語言實現(xiàn)了多路傳感器數(shù)據(jù)采集、藍(lán)牙數(shù)據(jù)通信等功能。控制端軟件 主要進行了藍(lán)牙串口通信與數(shù)據(jù)信息處理的設(shè)計與實現(xiàn)?？刂贫送ㄟ^串口接藍(lán)牙模塊與采集器進行藍(lán)牙無線通信 . 系統(tǒng)通信的設(shè)計與實現(xiàn) .考慮到本無線測量系統(tǒng)的實際應(yīng)用因素，本文采用了藍(lán)牙通信和口通信相結(jié)合的方式。分別對藍(lán)牙通信的建立與實現(xiàn)、串口通信實現(xiàn)方式進行了研究。制定了系統(tǒng)的藍(lán)牙串口通信協(xié)議，將通過藍(lán)牙將采集器和控制端連接，建立藍(lán)牙串口通信，實現(xiàn)了系統(tǒng)的無線測量功能。通過測試，本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多路傳感器數(shù)據(jù)采集，藍(lán)牙無線據(jù)傳輸，監(jiān)控端對接收數(shù)據(jù)進行處理、存儲、分析和顯示，實現(xiàn)了對監(jiān)測信息的實時測量與顯示功能 . 關(guān)鍵詞 :無線測量 藍(lán)牙單片機 串口通信 II Abstract Wireless measurement systems bining current advanced information collection, processing and wireless munications technology, have been applied to information measurement in special occasions. As a short 一 range wireless munications technology， Bluetooth technology has faster frequency 一hopping， shorter data packet， more stable technology. Its superiority is embodied mainly in low 一 cost, low Power, consumption， small size， Point 一 to 一 multi Point connectivity, mixed voice and data transmission and high interference， etc. Therefore， Bluetooth technology being used in monitoring and control system for wireless measurement and control will be e a trend. This paper researched， designed and realized a Bluetooth 一 based wireless measurement system. Mainly include the following: Bluetooth protocol and munications research. Analyse Bluetooth characteristics， the core ponent of the agreement， Communications theory, work structure， as well as the mobility and security in application. Bluetooth 一 based wireless measurement system design. Designed and implemented a wireless measurement system based on Bluetooth， including the acquisition system and the control terminal. The hardware of acquisition system with low Power AVR AT megal28L and Bluetooth munication module as the core, including multi一 sensor， battery Power supply modules， Programming interface， etc. The soft ware of acquisition system is developed under the Code Version AVR, making use of C language to realize data acquisition and Bluetooth munications. The software of the control terminal finished design and implementation of Bluetooth serial data munications and information processing， Realized its acquisition of wireless control， multi一 data wireless receiving， Information processing， extraction and display in various forms. Bluetooth serial munication design. Consider the practical application of the wireless measurement system， this paper used a bination of Bluetooth munication and serial munications. Researched the establishment and implementation of Bluetooth Communication and Serial munication. Developed munication Protocols a wireless measurement system for the system’ Bluetooth serial munication .Pass the test， the system can achieve multi一 sensor data acquisition， Bluetooth wireless data transmission， monitoring the receipt of the data 一 Processing， storage， analysis and display， realized real一 time measurement on monitoring information. KEY WORDS: Wireless Measurements， Bluetooth， SCM， serial munication III 目 錄 第一章 緒論 課題背景 藍(lán)牙技術(shù)概述 第二章 藍(lán)牙協(xié)議及通信研究 藍(lán)牙協(xié)議體系概述 藍(lán)牙核心協(xié)議 藍(lán) 牙通信原理 藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 藍(lán)牙移動性及安全性 本章小結(jié) 第三章 藍(lán)牙無線測量系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 采集器硬件設(shè)計 采集器軟件設(shè)計 控制端軟件設(shè)計 系統(tǒng)通信的實現(xiàn) 本章小結(jié) 第四章 測試與結(jié)果 硬件測試 軟件測試 系統(tǒng)通信測試 本章小結(jié) 第五章 結(jié)論與展望 主要成果與結(jié)論 不足及下一步研究方向 前景展望 結(jié)論 參考文獻(xiàn) 致謝 附錄 A 附錄 B 附錄 C 1 1 緒 論 本課題背景和意義 藍(lán)牙 (Bluetooth)無線技術(shù)是在兩個設(shè)備間進行無線短距離通信的簡單、便捷的方法，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于世界各地，可以無線連接手機、筆記本電腦、打印機、高品質(zhì)耳機等多種設(shè)備。 Bluetooth 設(shè)備具有小型化、無線電、低功率、低成本、內(nèi)置安全性、穩(wěn)固、易于使用和即時聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)勢。藍(lán)牙的無線通訊方式將上述設(shè)備連成一個微微網(wǎng) ( Pico)，多個微微網(wǎng)之間也可以進行互聯(lián)，從而實現(xiàn)各類設(shè)備之間隨時隨地進行無線通信。應(yīng) 用藍(lán)牙技術(shù)的典型環(huán)境有無線辦公環(huán)境、汽車工業(yè)、信息家電、醫(yī)療設(shè)備、學(xué)校教育和工廠自動控制等。 Bluetooth無線技術(shù)是現(xiàn)在市場上唯一得到認(rèn)可的主導(dǎo)短距離無線技術(shù)，隨著許多通訊和電子廠商都紛紛加入這個組織并參與其中的工作，使 Bluetooth技術(shù)對各個領(lǐng)域有了廣泛的適應(yīng)性，成為發(fā)展最迅速的無線通信規(guī)范，也將成為未來短距離通信的主流技術(shù) . 基于藍(lán)牙技術(shù)的無線測量系統(tǒng)方案，能夠解決短距離、復(fù)雜環(huán)境下的生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)傳輸困難等問題，提高各種施工與控制設(shè)備的可靠性、方便性，為生產(chǎn)提供有效可靠的數(shù)據(jù)信息。無線測量系統(tǒng) 是將當(dāng)前先進的實時信息采集、信息處理與無線通信技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于某些特殊場合的信息測量。藍(lán)牙技術(shù)作為一種短距離無線通信技術(shù)，跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，技術(shù)更穩(wěn)定。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在低成本、低功耗、小尺寸、點對多點連接、語音與數(shù)據(jù)混合傳輸以及高抗干擾等方面。而且藍(lán)牙技術(shù)具有一整套全新的協(xié)議體系，可以應(yīng)用于更多的場景。因此，將藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用于無線測量系統(tǒng)實現(xiàn)無線信息采集與通信將成為一種趨勢。 在此背景下，本文研究了無線測量系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)的特點，并將這兩種技術(shù)結(jié)合，設(shè)計并實現(xiàn)了基于藍(lán)牙的無線測量系統(tǒng)，對保障安全 生產(chǎn)具有重要意義。 藍(lán)牙的概述 藍(lán)牙的背景和發(fā)展 藍(lán)牙 這個名稱來自于第十世紀(jì)的一位 丹麥 國王 Harald Blatand , Blatand 在 英文 里的意思可以被解釋為 Bluetooth( 藍(lán)牙 )因為國王喜歡吃藍(lán)梅，牙齦每天都是藍(lán)色的所以叫藍(lán)牙 .藍(lán)牙的創(chuàng)始人是瑞典愛立信公司，愛立信早在 1994 年就已進行研發(fā)。 1997 年，愛立信與其他設(shè)備生產(chǎn)商聯(lián)系，并激發(fā)了他們對該項技術(shù)的濃厚興趣。 1998 年 2 月， 5 個跨國大公司，包括愛立信、諾基亞、 IBM、東芝及 Intel 組成了一個特殊興趣小組（ SIG），他們共同的目標(biāo)是建立一個全球性的小范圍無線通信技術(shù)，即現(xiàn)在的藍(lán)牙 . 近年，藍(lán)牙技術(shù)可謂風(fēng)風(fēng)火火、風(fēng)光無限。自 1998 年藍(lán)牙技術(shù)問世至今，短短的兩三年時間，藍(lán)牙獲得了來自兩千多家企業(yè)的響應(yīng)，并引起了公眾的廣泛關(guān)注。 —— 很少能有一種新技術(shù)剛提出來便能受到社會的如此厚愛。 所謂藍(lán)牙 (Bluetooth)技術(shù)，實際上是一種短距離 無線電 技術(shù)，利用 “藍(lán)牙 ”技術(shù)，能夠有效地簡化掌上 電腦 、筆記本電腦和移動電話手機等移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化以上這些設(shè)備與因特網(wǎng) Inter 之間的通信，從而 使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點對點及點對多點通信，工作在全球通用的 ISM（即工 業(yè) 、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。其數(shù)據(jù)速率為 1Mbps。采用時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙工傳輸。 2 藍(lán)牙的應(yīng)用 隨著藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展，己經(jīng)突破了只是代替電纜的初衷。目前，人們正在把藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用到個人局域網(wǎng)、智能家庭和辦公網(wǎng)絡(luò)中來，把數(shù)據(jù)和語音等設(shè)備連接起來形成智能網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙的最終目的是建立一個全球統(tǒng)一的無線連接標(biāo)準(zhǔn)，使不同廠 商的各類移動設(shè)備實現(xiàn)短距離、無電纜的相互操作和數(shù)據(jù)共享。藍(lán)牙的應(yīng)用概況起來有四大類 : l)語音 /數(shù)據(jù)的接入 語音 /數(shù)據(jù)的接入是通過安全的鏈路設(shè)備將計算機設(shè)備和通信設(shè)備連接起來，完成與廣域通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。如有藍(lán)牙功能的 PC 通過藍(lán)牙手機 /藍(lán)牙 MODEM 一實現(xiàn)上網(wǎng)。 2)外圍設(shè)備的互聯(lián) 外圍設(shè)備通過藍(lán)牙鏈路連接到主機，如鼠標(biāo)、鍵盤、手寫輸入設(shè)備、音視頻設(shè)備通過藍(lán)牙鏈路連接到電腦，還有藍(lán)牙耳機連接到手機或電腦的應(yīng)用。 3)數(shù)據(jù)的采集和處理 把數(shù)據(jù)源置入藍(lán)牙芯片，數(shù)據(jù)源可以把數(shù)據(jù)或者信息傳送給藍(lán)牙終端。如商場的自動 收款、藍(lán)牙 ATM 和藍(lán)牙自動抄表系統(tǒng)都是這類應(yīng)用。 4)個人 /家庭局域網(wǎng) (PAN/HAN) 個人 /家庭局域網(wǎng)以移動電話作為信息的網(wǎng)關(guān)，主要用