单片机的蓝牙接收发射模块设计报告

单片机的蓝牙接收发射

模块设计

目录

第一章引言 (3)

1.1 本设计的背景 (3)

1.2 本设计的系统方案 (3)

1.2.1 系统各模块的选择............................. 错误!未定义书签。第二章单片机数据传输系统的组成框图 ..................... 错误!未定义书签。

2.1 单片机数据发送模块框图 (4)

2.2 PC数据接收模块框图 (4)

第三章单片机数据传输系统硬件设计 ....................... 错误!未定义书签。

3.1 发送与接收模块的单片机最小系统.................... 错误!未定义书签。

3.2 发送与接收模块的无线通信模块——BC04-B蓝牙模块 (5)

3.2.1 蓝牙技术协议简介 (5)

3.2.2 蓝牙技术的核心协议........................... 错误!未定义书签。

3.2.3 HCI协议..................................... 错误!未定义书签。

3.2.4 BC04-B蓝牙模块部分电路 (7)

3.3 18B20数字温湿度传感器 (8)

3.3.1 18B20简介 (8)

3.4超声波测距传感器及其电路部分 (8)

(8)

3.5单片机数据传输系统的电源部分....................... 错误!未定义书签。

3.6 MAX232串口电路.................................... 错误!未定义书签。

3.7单片机显示电路..................................... 错误!未定义书签。第四章单片机数据传输系统的软件设计 ..................... 错误!未定义书签。

4.1单片机数据采集系统的程序流程图..................... 错误!未定义书签。

4.2蓝牙数据收发系统的程序流程图....................... 错误!未定义书签。第五章单片机数据传输系统调试 .......................... 错误!未定义书签。3 第六章总结 (14)

参考文献 (14)

附录 (14)

第一章引言

1.1 本设计的背景

蓝牙技术是近年来发展迅速的短距离无线通信技术，可以用来替代数字设备间短距离的有线电缆连接。使用全球通用的2．4GHz频段，即ISM(Industrial、Scientific and Medical)频段，使得蓝牙设备可工作于世界上任何地方；采用了跳频技术，提高了抗干扰性；蓝牙模块具有低成本、低功耗和低辐射的优点；具备认证和加密机制，实现了较高的安全性；应用范围广泛，可应用于无线设备、图像处理设备、安全产品、消费娱乐、汽车产品、家用电器、医疗健身、建筑、玩具等多种领域；支持点对点和点对多点传输，多个蓝牙设备可组成微微网，具备明显的网络特性。

1.2 本设计的系统方案

1.2.1 系统的功能实现

通过温湿度及距离传感器采集环境的温湿度、距离信号，将信号处理然后通过无线传输到距离十多米的地方进行显示，实现实时监测环境的温度、距离等信息，具有很大的应用前景。

本设计以单片机和蓝牙模块BC04-B为主，设计了基于蓝牙无线传输的数据采集系统，整个装置由前端数据采集、传送部分以及末端的数据接受部分组成（如PC机）。前端数据采集部分由位于现场的传感器、单片机、串口通信等构成,传送部分主要利用自带微带天线的蓝牙模块进行数据的无线传输；末端通过蓝牙模块、串口通信传输将数据送到上位PC机进一步处理。PC机可以根据指令来控制数据的获取。

1.2.1 系统各模块的选择

1.18B20数字温湿度传感器，内部包含一个电容式感湿元件和NTC测温元件，还有A/D转换模块，实现温湿度数字信号输出。同时18B20又是单总线形式，与单片机相连减少了I/O口的使用。

2.超声波测距模块，利用单片机发送触发信号，产生40HZ的声波信号，经过物体遮挡住返回的时间，可以计算距离。

3.采用STC89C52单片机控制单元[2]，产品较为普遍，价格便宜，易于控制。对STC89C52用C语言编写程序，可读性较好。

4.无线通信采用全球广泛使用的蓝牙技术，本设计采用BC04-B蓝牙模块，该模块可实现二十米的无线数据传输。

5.LCD1602液晶显示器为工业字符型液晶，能够显示32个字符，可实现对数据进行

简单显示。

第二章 单片机数据传输系统的组成框图

数据传输系统分为发送和接收两个模块：发送模块主要由温湿度采集模块、距离采集模块、单片机控制模块、蓝牙发送模块、显示模块和电源模块等组成；接收模块主要由蓝牙接收模块、PC 控制、串口调试模块组成。具体框图如下：

2.1 单片机数据发送模块框图

信号采集发送过程[3]为18B20、超声波测距模块[4]将信号传给STC89C52单片机，单片机将信号处理，并进行超温湿度、距离报警。处理后的信号经串口发送给BC04-B 蓝牙发射模块发射出去，采用2.4GHZ 全球免费波段。

2.2 PC 数据接收模块框图

信号接收过程为蓝牙适配器接收模块接收信号，将信号通过串口传给PC 机，通过串口调试助手显示出来。PC 可以通过串口调试助手给单片机机发送指令，控制数据的获取。

第三章单片机数据传输系统硬件设计

3.1 发送模块的单片机最小系统

本系统采用MCS-51系列STC89C52单片机芯片[5]作为发送与接收模块的控制单元，芯片具有如下特点：

（1）抗干扰性强；

（2）低价格；

（3）低功耗：掉电模式耗电低于0.1uA，正常工作模式为4mA～7mA，掉电模式可由外部中断唤醒，适用于电池供电系统；

（4）通过MAX232电平转换芯片即可进行下载，编程方式灵活，可用C语言进行编写，可读性强，8KB的内部ROM增强编程方便性。

发送与接收模块的控制单元电路原理图如图3.1：

图3.1 STC89C52单片机最小系统

图3.1中间部分为STC89C52芯片，该芯片采用40脚双列直插DIP封装，第40脚接+5V电源，第20脚接地，左上部分为复位电路，接单片机的第9脚，但按下键时即对系统进行复位。左下为晶振电路，采用11.0592MHZ的晶振。第31脚接高电平。

3.2 发送与接收模块的无线通信模块——BC04-B蓝牙模块

3.2.1 蓝牙技术的协议简介

蓝牙无线通信的协议标准是由SIG制定的，它规定了蓝牙应用产品应遵循的标准和需要达到的要求。目前颁布的蓝牙规范有1.0、1.1、2.0、2.1等几个版本。

协议栈由上至下可分为3个部分：传输协议、中介协议和应用协议。传输协议负责蓝牙设备间的相互位置确认，以及建立和管理蓝牙设备间的物理和逻辑链路，包括LMP、L2CAP、HCI；中介协议为高层应用协议或程序在蓝牙逻辑链路上工作提供了支持，为应用层提供了各种标准接口，包括：RFCOMM、SDP、IrDA、PPP、TCP/IP、UDP、TSC和AT指令集等；应用协议是指那些位于蓝牙协议栈之上的应用软甲和其中涉及的协议，包括开发驱动和其他蓝牙应用程序等。

3.2.2蓝牙技术的核心协议

蓝牙技术的核心协议分为四个部分，如下：

（1）基带协议（Baseband）

基带和链路控制层确保网络内部蓝牙设备单元之间由射频构成的物理连接。

（2）连接管理协议（LMP）

负责蓝牙网络内各设备之间连接的建立。

（3）逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）

是一个为高层传输层和应用层协议屏蔽基带协议的适配协议，为高层应用传输提供了更加有效和更有利于实现的数据分组格式。

（4）服务发现协议（SDP）

发现服务在蓝牙技术框架中起到了至关重要的作用，它是所有用户模式的基础，是为实现网络中蓝牙设备之间相互查询及访问提供的服务。在蓝牙系统中，客户只有通过服务发现协议，才能获得设备信息、服务信息以及服务特征，从而在设备单元之间建立不同的SDP层连接[3]。

3.2.3 HCI协议

HCI（Host Controller Interface）协议，即主机控制接口协议，属于蓝牙协议栈的一部分，