基于蓝牙芯片数据采集模块的设计与实现

４数据采集模块软件设计及调试 数据采集模块的软件主要包括两部分：数据采集和蓝牙
通信。该软件是在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下用Ｃ５１编写的，用Ｋｅｉｌ编 译成ＨＥＸ格式的文件，然后用ＡＤＩ公司提供的程序下载软件 ｗｓｄ通过ＥＳ一２３２串口和接口电路下载到ＡＤｐ．Ｃ８１２。数据采集 模块的调试包括软件调试和硬件调试，软件调试口丁以在Ｋｅｉｌ软件 环境下完成，硬件调试小需要专门的开发工具，只要在网上下载一 个普通的串口调试工具ＣｏｍＴｏｏｌｓ就可以观察程序的运行情况。 ４．１数据采集模块软件流程
欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息
万方数据
ｍＩＳＳＩＯｎ
１引言 蓝牙技术是近年来发展迅速的短距离无线通信技术，利
用蓝牙技术构建无线数据采集模块与传输，可以避免或减少 系统间的各种连接，具有携带方便、应用灵活等优点。本文介 绍了一种利用蓝牙芯片和数据采集芯片设计成的蓝牙无线数 据采集模块，对模块的总体方案、硬件电路和软件设计等内容 作了，详细的介绍。蓝牙无线数据采集模块与数据分析系统调 试结果说明该模块性能达到了设计要求。
关键词：蓝牙芯片；教据采集；无线传输 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ｂ
Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｄａｔａ－ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ
Ｏｉｌ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＣＭＯＳ ｃｈｉｐ
ＧＵ Ｆｕ—ｆｅｉ，ＸＩＥ Ｈａｎ·ｍｊ嚷 （Ｔｅｌｅｃｏｎｕｎ．ＥＩＩｇｉ．，№ｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ａｉｒ Ｆｏｒａｅ Ｅａｇｌｎ∞ｒｔａｇ Ｕｎｉｖｅｒｍｔｙ。ｘｉ’舡７１００７７．Ｃｂｔｎａ｝
围４蓝牙通信系统示意图 ’ＡＣＬ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＬｅｓｓ）数据通信流程一般有 ６个步骤： 蓝牙模块自身初始化； ＨＣＩ流量控制设置； 查询、建立连接； 进行数据传输； 断开连接。 在数据通信流程中，蓝牙初始化和ＨＣＩ流量控制设置部 分程序主体如下： Ｉｒｆｉｔ—ｂｌｕｅｔｏｏ山（）
仪器仪表用户
调节时同进而减小了系统的超调量。 如图２中（ｂ）图所示．采用超前式ＰＩＤ控制算法后，系统在
ｔ：时刻即开始响应，系统超调量也有所降低。 ＰＩＤ算法程序流程图见图３。
口经验交流口
３ 控制系统实验效果
一
采用超前ＰＩＤ控制算法进行实物焊接，实际温度曲线与预
定温度曲线对比如图４所示。实验结果十分理想。该控制系统
｛
Ｒｅｓｅｔ（）；／ｔ复位蓝牙主机控制器、链路管理器和射频部 分｝／
Ｒｅａｄ＿Ｂｕｆｆｅｒ＿Ｓｉｚｅ（）；／，读取主机发往主机控制器数据 分组的最大长度和允许的数量·／
Ｓｅｔ—Ｅｖｅｎｔ—Ｆｉｈ（）；／·制定事件过滤器，主机通过事件过 滤器来过滤所需事件·／
Ｗｒｉｔｅ—Ｓｃａｎ＿Ｅｎａｂｌｅ（）；／｝控制蓝牙设备是否周期性地扫
＾：
＿｝向■铂ｄ■
圈３ ＰＩＤ算法流程图
图４实际温度曲线与预定温度曲线对比图 图４为焊接过程的实际曲线，其中圆点是预先设置的曲线 上的温度点，而细的曲线是用实测的温度点绘制的。口
参考文献
［１］ＡＴｍｅｇａ｜２８／ＡＴｍｅｇａｌ２８Ｌ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ，ＡＴＭＥＬ，２００７ ［２］Ｇｍｇ Ｊｏｎｅｓ．Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｒｄｌｏｗ ｐｗｃｅ￥ｃ∞ｔｍｌ［Ｊ］．Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ａｓ－
文章编号：１６７１—１０４１（２００８）０６－００６５—０３
基于蓝牙芯片数据采集模块的设计与实现
。顾福飞，谢汉明
Ｉ空军工程大学电讯工程学院。西安７１００７７）
摘要：提出了一种采用蓝牙模块ＲＯＫｌ０１００８和ＡＤＩ＿ｔＣＳｌ２模拟数据采 集系统设计成蓝牙无线数据采集模块的方案．详细介绍了该方案实现 的硬件电路。软件设计等内窖。
ＡｂｓｔＩ＂ａｃＩ：Ａ ｍｅｌｈｏｄ ｗｉＩｌ ｂｅ ｐｕｔ ｆｏｖｗａｒｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．．ｎ ｗｈｉｃｈ Ｂｌｕｅ－ ｔｏｏｔｈ ｍｏｄｕｌｅ ＲＯＫｌｏｌ００８ ａｎｄ ｔｈｅ ＡＤｐｃ８１２ ｓｙｓｌｅｍ ｏｆ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ａｎａ－ Ｉｏｇ ｄａｔａ ａｔ８ ａｄｅｐｔｅｄ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｏｄｕｌｅ ｏｆ ｃｏｌｌｅｃ． ｔｉｎｇ ｄａｔａ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｈｏｗ ｔｏ ｃａｌ＂ｒｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｔｉｔ－ ｃｕｌｔ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：引Ｕｇｏｏｔｈ ＣＭＯＳ ｃｈｉｐ＝ｄａｔａ－ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓ－
ｓｅｍｂｌｙ，２００２，１３（４）：３８—４１
（３】Ａｎｄｙ Ｃ，Ｍａｃｋｉｅ．Ｒｅｌｌｏｗ ｌｔｍ∞ｐｈｅ≈ｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌｅａｄ—ｆｒｅｅ∞
［Ｊ］．Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ａｓｓｅｍｂｌｙ，２００３．１４（３）：２６—３５
作者简介：徐蕊璇（１９８３一１．女．清华大学精密仪器与机械学系硕士研 究生．研究方向：小型回流焊妒的温度控制系统设计；侯进振（１９８７ 一ｊ．男。清华大学精密仪器与机械学系硕士研究生．研究方向：数据采 集和虚拟仪器；刘学平。清华大学精密仪器与机碱学系副研究员，研究 方向：电子废料再资源化技术研究与应用；毛乐山。男．清华大学精密仪 器与机械学系教授．研究方向：动平衡技术。 收稿日期：２００８—０４一１８１８２９８Ｉ
实现了精度为±２℃的控制目标，稍加修改，还有进一步提高的
ห้องสมุดไป่ตู้潜力。
（ａ）传统Ｐ［Ｄ算法阶跃响应曲线 （ｂ）改进的ＰＩＤ算法阶跃响应曲线 图２ 阶跃响应对比图
ＳＵＭ—Ｈ十ｌ卜刚Ｗ一日＾ｋ 日扣Ｉ卜日ｉｉｌ
目－ｌ—Ｙ佃·４ｈ山¨
ＳＵＭ目·ｒｓＬＭ Ｅ（ｎ卜跏● ｌＪ【丑ｔｄ卜‘Ｋ●，ＨＨｎｎ■卜日”ｍ１ｓ１ＬｒＭ岫ＥＩＤ卜
参考文献
［１］ＲＯＤＧＥＲ Ｅ．Ｚ正ＭＥＲ．ＲＯＧＥＲ Ｌ，ｅｔ且ｌ ｈａｔｒｏｄｕｃｆｉｏｎ ｔｏ也ｇｉｔａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ【Ｎ］．Ｐｅｒｓｏｎ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ．２０００；１７４—１８７．
［２］金纯，许光辰等．蓝牙技术［Ｍ］．（北京）电子工业出版杜，
２００１．８．
［３】金纯．蓝牙协议及其源代码分析［Ｍ］．国防工业出版 杜．２００５．
所研制的数据采集模块还可实现ＰＩＤ控制，其程序主要包
括：接收控制参数（通道选择、比例系数、积分系数、微分系数、采样
频率等）、采样（Ａ／Ｄ转换）、ＰＩＤ运算、Ｄ／Ａ转换以及数据发送等。
４．２蓝牙通信
两个蓝牙设备进行数据通信是通过ＨＣｌ分组实现的。ＨＣｌ
分组有命令分组、事件分组和数据分组。图４是蓝牙通信示意图。
６５
旦经墅窒遮旦
数据采● 无线敛传
模块
堡量丝塞旦应
牙、状态寄存器、定时器和看门狗）、接收采集参数程序、Ａ／Ｄ 转换及数据存储程序、数据发送程序等部分组成。其流程如图 ３所示。
￥０Ｃ５２单片帆 缸据采集系统
ｒ＾Ｏ ｕ ＣＢｌ ２）
值号 谓理 电路
田ｌ蓝牙数据采集与传输系统方框田 蓝牙无线数据采集模块是无线数据采集及分析系统的重 要组成部分，该模块由数据采集单元、无线传输单元、系统软 件几大部分构成。数据采集模块由电池供电，安装在现场，可 脱离系统接指令自动完成数据的采集。 在图Ｉ中，输人信号是传感器放大器送来的模拟信号，此 信号经信号调理电路隔离放大及极性转换后送人数据采集芯 片ＡＤｉｚＣ８１２．再经过Ａ／Ｄ转换（高速数据采集时数据可缓存 在外部ＲＡＭ ＡＴ２９ＬＶ２５６中），然后封装成数据包，由蓝牙芯片 的天线发送。电源管理模块利用电池为信号调理电路、数据一 采集芯片、蓝牙芯片提供长期稳定的电源。
２无线数据采集模块方案
无线数采集分析系统的总体方案如图１所示，ｐｃ机通过 挂接在ＵＳＢ［－３的蓝牙芯片发送指令信息ｆ通道选择、采样频 率、采样长度等）给数据采集模块，数据采集模块接收指令信 息，采集数据并以无线方式传输给Ｐｃ机，Ｐｃ机接收数据后显 示，并进行各种处理。
２咖Ｎｏ．６ ＥＩＣ Ｖ０１．１５
∞日Ｃ Ｖ０１．１５ ２００８ ＮＯ．６
万方数据
欢迎光临本刊网站ｈｔｔｐ：／／ＭＭ吖．ＯｉＣ．ｃｏｍ．ｃｎ
仪器仪表用户
描其他蓝牙设备的寻呼扫描或查询请求·／ Ｗｒｉｔｅ—Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ—Ａｃｃｅｐｔ—Ｔｉｍｅｏｕｔ（）；／·设置超链按时
问·／ Ｗｒｉｔｅ—Ｐａｇｅ—Ｔｉｍｅｏｕｔ（）；／·确定酵链路管理器等代远端
［４］李刚．ＡＤ斗Ｃ８ＸＸ系列单片机原理与应用技术［Ｍ］．北京航空 航天大学，２００２．
［５］Ｐａｔｒｉｃｉａ Ｍｃｄｅｒｍｏｔｔ—Ｗｅｌｌｓ，“ｗｈａｔ ｉｓ Ｂｌｕｅｗｏｔｈ“，衄￡Ｅ Ｖｏｌ· ｕｍｅ２３，ｌｓｓｕｅ５，Ｄ∞２００４＇Ｊ∞２００５．
口经验交流口
Ｓ结语 试验结果表明：基于爱立信的蓝牙模块ＲＯＫ １０１００８设计
的无线数据采集模块，可以实现８路不同模式（连续模式、点 检模式等）数据采集、２路ＰＩＤ控制等功能，数据采集速率最高 可达］５０ｋＨｚ，数据传输速率最高可达７２１ｋｂｐｓ。
该模块町以应用在通信、雷达、导航、指挥等系统终端设 备中，实用性较强。口
ＡＤｐＣ８１２的优点是集成了一个完全可编程、白校准、高精 度的模拟数据采集系统，它的体积小、成本低，通过采用闪速／ 电擦除存储器，辅之以内含的加载器和调试软件，解决了以 ＲＯＭ为基础的芯片产品的灵活性差、存储困难等问题，也使系 统的设计、编程、调试更加简便。另外。它的空闲和掉电方式对 于电池供电的测控设备来说都是至关重要的性能。 ３．３无线数据采集模块原理框图
３数据采集模块硬件设计 在硬件电路的设计中。最重要的是所用元器件的选型，
特别是主要元器件的选型。无线数据采集模块中主要的元器 件有两个：一是数据采集芯片，另一个是无线传输模块。 ３．１无线数传模块选型
爱立信的蓝牙模块ＲＯＫ １０１００８和ＲＯＫｌ０１００７（含ＵＳＢ接 口）是两款使用非常广泛的产品，它们集成了射频单元和基带 控制器，提供多种ＨＣＩ（主机控制器接口）传输层接口，并提供 用于试验的接口电路板和天线，在使用上非常方便。由于本 文设计的蓝牙无线数据采集模块使用申口通信，而 ＲＯＫｌＯｌ００８可以完成无线数采模块所需要的功能，所以采用 了ＲＯＫｌ０１００８蓝牙模块。 ３．２数据采集芯片选型
设备基带寻呼响应的超时时间·／ Ｓｅｔ—Ｈｏｓｔ＿Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ＿ｔｏ～Ｈｏｓｔ—Ｆｌｏｗ＿Ｃｏｎｔｒｏｌ（）；／｝开启和关
闭主机到主机控制器方向的流量控制＋／ Ｈｏｓｔ Ｂｕｆｆｅｒ＿Ｓｉｚｅ（）；／｝主机通知主机控制器要以发往主
机的数据分组最大长度和缓冲区所能同时缓存的最大分级数 量＿／
初始化程序主要是单片机对蓝牙发送一系列命令分组。 单片机每向蓝牙发送一个ＨＣ！命令分组就要接收蓝牙返回的 事件分组，判断命令执行的情况。若返回事件分组不正确就 要重新初始化蓝牙，直到完全正确。蓝牙芯片初始化完成后， 打开流量控制，对数据流量进行配置，包括数据分组的长度 等。此后，主设备查询周围的蓝牙设备，找到之后即町向其发 出建立连接指令，建立ＡＣＬ连接。建立连接成功后，两个蓝牙 设备可以相互发送ＡＣＬ数据分组。其格式为Ｏｘ Ｏｌ ０２ ０ｌ ２０数 据总长（两个字节）数据。每发送５个数据分组将返回一个完 成事件分组，用于流量控制。通信完成后，主设备和从设备都 可以发出断开连接命令Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ。
无线数据采集模块硬件如图２所示。 为了用电池满足ＡＤｗＣ８１２、ＲＯＫ．１０１００８、７ＨＣ５７３、 ＡＴ２９ＬＶ２５６芯片３．３Ｖ供电，以及信号调理电路５Ｖ供电要求， 采用可以输出３．３Ｖ和５Ｖ电压的稳压模块ＭＡＸ７６５和输出一 ５ｖ电压的ＩＣＬ７６６０。由于ＡＤＩｍＣＳｌ２只能实现单极性模数转 换．因此以差分放大器ＩＮｌ０５进行双极性到单极性转换，并实 现隔离和广大作用。另外，以差分放大器ＯＰ２９１实现两路Ｄ／ Ａ输出信号单极性到双极性转换及隔离作用。
数据采集模块的软件主要有初始化程序（包括串口、蓝
圈２敲据采集与传输 实现原理方框图
圈３数据信号 采集流程围
所实现的软件是基于实际工程应用的，数据采集模块的
单片机接收上位机的指令，按照上位机设置的参数（采样频率、
采集通道、及通道信号、采集模式、采集点数等）进行数据采集，然
后把采集的数据发送给上位机进行数据显示和分析处理。