【正文】 子設備和固定式電子通信環(huán)境建立一個連接。 本文首先對藍牙技術的概況、應用前景以及數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)幕緲嫵傻茸隽撕唵蔚慕榻B，設計兩種無線數(shù)據(jù)采集傳輸方案并加以比較。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 line. KEYWORDS The technology of Bluetooth， Wireless Communications ， Wireless Transmission 4 1 緒論 研究背景 藍牙是一種短距離無線通信的技術規(guī)范。即一面作語音通訊，同時亦可以傳輸檔案 /高質(zhì)素圖片，臺灣有部分藍牙 Dongle 已經(jīng)有在市面發(fā)售，但在手機內(nèi)有支持藍牙 版本則是很少。 目前應用最為廣泛的是 Bluetooth +EDR 標準，該標準在 2021 年已經(jīng)推出，支持Bluetooth +EDR 標準的產(chǎn)品也于 2021 年大量出現(xiàn)。通過集成 PAL(協(xié)議適應層 )，藍牙 的數(shù)據(jù)傳輸率提高到了大約24Mbps(即可在需要 的時候調(diào)用 WIFI用于實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸 )，是藍牙 ，可以輕松用于錄像機至高清電視、 PC 至 PMP、 UMPC 至打印機之間的資料傳輸。 據(jù)稱，配備了藍牙 模塊的 PC 理論上可以通過升級固件讓藍牙 設備也支持藍牙 。藍牙 的改進之處主要體現(xiàn)在三個方面，電池續(xù)航時間、節(jié)能和設備種類 上。葛立認為 ，藍牙技術的普及為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了一種技術選擇，具有極大 的發(fā)展空間。隨著藍牙拘束的繼續(xù)發(fā)展和不斷完善 ，藍牙技術在其它諸如智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)，防盜報警系統(tǒng)，分布式測控系統(tǒng)等相關領域也 有廣泛的應用價值。 6 2 系統(tǒng)方案的設計 數(shù)據(jù)采集技術 數(shù)據(jù)采集是計算機與外部世界聯(lián)系的橋梁，是獲取信息的重要途徑。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，這個過程就是數(shù)據(jù)采集。 數(shù)據(jù)采集技術已經(jīng)發(fā)展了很多年，并且在很多方面都得到了成熟的應用。下面來簡單介紹一下數(shù)據(jù)采集模塊的各個組成部分。通常把傳感器輸出到 A/D 轉換輸出的這一段信號通道成為模擬通道。同時，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單。輸入信號時傳感器送來的模擬信號，此信號送入未處理器分析和處理。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)，對數(shù)據(jù)顯示、分析和處理。以下就是選擇的元器件和相應的功能結構等的應用。最大線性誤差為 177。 此電壓型溫度傳感器的工作原理方框圖如下： 圖 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 呈線性關系，轉換公式如式下： C??? /mv10TtV ou （ 1） 0 時輸出為 0V，每升高 1℃，輸出電壓增加 10mV。其接腳如圖所示： 10 圖 MPS20N0040DD 是一款 DIP 封裝的產(chǎn)品。 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、符號等的點陣型液晶模塊。 1602LCD 內(nèi)含復位電路， 也可以提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能。而對于只需很少數(shù)據(jù)量傳輸?shù)膽枚裕瑪?shù)據(jù)傳輸處理的時間較短，通過快速喚醒能夠節(jié)省大量的時間，從而降低能耗。這些模塊大致可以分為三類： CPU 和內(nèi)存相關的模塊；外設 、時鐘和電源管理相關的模塊，以及無線電相關的模塊。它 還包括一個調(diào)試接口和一個 18 輸入擴展中斷單元。 8KB SRAM 映射到 DATA 存儲空間和部分 XDATA 存儲空間。 CC2530 包括許多不同的外設，允許應用程序設計者開發(fā)先進的應用。設備含有閃存存儲器以存儲程序代碼。 I/O 控制器負責所有通用 I/O 引腳。 系統(tǒng)可以使用一個多功能的五通道 DMA 控制器，使用 XDATA 存儲空間訪問存儲器， 因此能夠訪問所有物理存儲器。它有一個可編程的分頻器，一個 16 位周期值，和五個各自可編程的計數(shù)器 /捕獲通道，每個都有一個 16 位比較值。定時器有一個可配置的定時器周期和一個 8 位溢出計數(shù)器，可以用于保持跟蹤已經(jīng)經(jīng)過的周期數(shù)。每個計數(shù)器通道可以用作一個 PWM 輸出。 15 圖 表 引腳描述 引腳 引腳類型 描述 16 ADC 支持 7 到 12 位的分辨率，分別在 30 kHz 或 4 kHz 的帶寬。 17 換可以使用高達八個輸入通道（端口 0）。 ADC 可以自動執(zhí)行定期抽樣或轉換通道序列的程序。可以通過 Flash Programmer 下載符合不同 RF SOC 要求的固件程序。 的電容起電源去耦作用，因為在此處電路有多個單元公用同一個電源供電，為了防止個單元之間的耦合，需要加去耦電路。在此巴倫包括 L1， C8， L2 和 C6。 巴倫設計要求有精準的 180176。電路中包含兩個電容兩個電感，分別產(chǎn)生 177。F C2 32kHz xtal 負載電容 15 pF C3 32kHz xtal 負載電容 15 pF C4 RF 匹配網(wǎng)絡的部分 18 pF C5 RF 匹配網(wǎng)絡的部分 18 pF C6 RF 匹配網(wǎng)絡的部分 1 pF C7 RF 匹配網(wǎng)絡的部分 1 pF C8 RF 匹配網(wǎng)絡的部分 1 pF C9 32kHz xtal 負載電容 12 pF C10 32MHz xtal 負載電容 12 pF L1 32MHz xtal 負載電容 2nH L2 RF 匹配網(wǎng)絡的部分 2nH L3 RF 匹配網(wǎng)絡的部分 1nH L4 RF 匹配網(wǎng)絡的部分 3nH D1 D2 32MHz 20 巴倫電路如下圖中框圖所示： 圖 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 的值計算方法如下所述。本設計采用單極天線，為了獲得最好 的通信性能，應采用非平衡變壓器。32MHz 晶振看到的負載電容由下式給定： ? ? pL CCCC ??? 109 111 (7) 21 D1是一個可選的 晶振，有兩個負載電容（ C2 和 C3）用于 晶振。此外，微帶線的設計也是射頻PCB 板的一個重點。 ?????? ????? 31hwhwe fffo zz ? (9) 其中， ?????? ????? hwe rrff 1212 12 1 ??? ， ??? uz ? 是在自由空間的波阻抗， 微帶線的長度公式如下： ffo ecl ?? ???4141 (10) 在此設計中使用的是 FR4 覆銅板，其介電常數(shù)為 （此次設計取 ），覆銅厚度為，板厚度為 。仿真口等。 圖 數(shù)據(jù)采集傳輸電路板 圖 藍牙模塊之間的調(diào)試主要是兩個模塊之間的通信。 發(fā)送節(jié)點的調(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)點底板的調(diào)試接口相連，注意連接線頭的朝向。 圖 發(fā)送節(jié)點無線通信能力的測試 25 接收節(jié)點的調(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 底板的調(diào)試接口相連，注意連接線頭的朝向。 圖 接收節(jié)點無線通信能力的測試 27 4 總結和展望 總結 藍牙技術是一種發(fā)展迅速的無線通信技術，以低成本、短距離無線連接為基礎，為便攜式電子設備和固定式電子設備通信環(huán)境建立一個特別連接。此次畢業(yè)設計中，學到了跟多元器件的應用方法和電路結構，諸如多單元公用電源時的去耦、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 連接的設計。 通過以上這些改進措施，藍牙無線監(jiān)測模塊將有很強的使用性，所以該系統(tǒng)將會有更大的應用前景。從設計的選題到資料的搜集直至最后設計 的修改的整個過程中，花費了 胡 老師很多的寶貴時間和精力，在此向 老 師表示衷心地感謝！ 老 師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責任心都將使學生受益終生！ 感謝和我同一設計小組的幾位同學，是你們在我平時設計中和我一起探討問題，并指出我設計上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現(xiàn)問題把設計順利的進行下能這樣順利地結稿，在此表示深深的謝意。只是今后大家就難得再聚在一起 讀書、聽音樂 ，沒關系，各奔前程，大家珍重。 [3] 黃智偉編著，藍牙硬件 電路 [M]，北京航空航天大學出版社， 2021年。 [9] 李育林．藍牙技術的協(xié)議標準．通信技術及應用 [J]． 2021(8)： (66— 67