一粒尘埃|基于蓝牙技术的温度无线传感器网络系统
【一粒尘埃|基于蓝牙技术的温度无线传感器网络系统】引言
无线传感器网络是新近兴起的研究领域 ， 它是由一个主机（网络接入点）和大量的无线传感器节点组成的分布式系统 。 由无线传感器节点负责对数据的感知和处理 ， 并传送给主机；主机用户可通过公共网络（如InternetWork ， 公共交换网等）获取相关信息 ， 实现对现场的有效控制和管理 。 它在军事、环境、健康、家庭以及空间探索和灾难拯救等领域都有着广泛的应用前景 。 其无线传感器节点通常分布在一些特殊的环境中 ， 因而要求其具有低功耗、低成本、无线传输和分布式处理等特性 。 蓝牙技术是一种使用2．4GHz频段的短距离无线通信技术 。 采用快速跳频、前向纠错和优化的编码等技术 ， 使得其具有抗干扰能力强、通信质量稳定的优点 ， 同时它还具有低功耗、低成本、使用便捷和电磁污染小等特点 。 蓝牙技术的这些优势 ， 为其在无线传感器网络中的实际应用提供了条件 。
下面以研制完成的温度无线传感器网络系统为例 ， 详细介绍利用计算机、单片机及蓝牙技术实现温度数据的采集、处理、无线传输等功能 。
1系统结构
温度无线传感器网络系统采用数字式输出温度传感器DS18820和单片机AT89S2051组成温度采集系统 。 利用重庆金瓯公司生产的蓝牙内嵌模块 ， 完成温度数据的传输及控制 。 实现计算机对温度数据的无线传输、采集和处理 。 系统逻辑结构如图1所示 ， 传感器节点结构如图2所示 。
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2温度采集系统的设计
DS18820数字温度计提供9位（二进制）温度读数 ， 指示器件的温度 。 信息经过单线接口送入DS18820或从DS18820送出 。 DS181320的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源 。 每一个DS18820在出厂时已经给定了惟一的序号 ， 任意多个DS18820可以存放在同一条单线总线上 。 DS18820的测量范围从－55～＋125℃ ， 增量值为－0．5℃ ， 可在1s（典型值）内把温度变成数字 。
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AT89S2051是美国ATMEL公司推出的高效单片机 ， 是一种低功耗、高性能的片内含有2KB快闪可编程／擦除只读存储器的8位CMOS微控制器 。 利用AT89S2051及DS18820完成温度采集及传送 。 温度采集系统的硬件设计如图3所示 ， 软件设计流程图如图4所示 。
3单片机和蓝牙模块的连接
温度传感器对采集到的温度信号进行处理并输出数字信号 ， 存储在单片机的寄存器中 。 在本系统中单片机和蓝牙发送模块的接口采用的是RS232接口 。 采集的数据通过蓝牙发送模块传输到蓝牙接收模块上 ， 再通过蓝牙接收模块传输到主机 。 最终把采集进来的数据在主机上进行处理 。
这里有一个电平转换的问题 。 单片机发出的信号是TTL信号 ， 所以在与蓝牙模块进行数据前 ， 需要把它转化成RS232电平 。 本系统中采用MAX232进行电平转换 。 接口电路图如图5所示 。
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4主机与蓝牙模块的连接
主机和蓝牙接收模块之间的数据传输采用RS232串口连接 。 采集到的数据通过蓝牙传输到接收模块之后 ， 通过RS232接口传输到主机上 。 接口硬件采用金瓯公司的蓝牙模块RS转换器 。 通信软件由VC编写 ， 将传感器节点测量的数据通过蓝牙传输到主机 ， 显示出来以便进行数据处理 。 主机通信程序主界面如图6所示 。
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