基于藍牙技術(shù)的溫度無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)

0 引 言

無線傳感器網(wǎng)絡是新近興起的研究領域，它是由一個主機(網(wǎng)絡接入點)和大量的無線傳感器節(jié)點組成的分布式系統(tǒng)。由無線傳感器節(jié)點負責對數(shù)據(jù)的感知和處理，并傳送給主機;主機用戶可通過公共網(wǎng)絡(如Internet Work，公共交換網(wǎng)等)獲取相關(guān)信息，實現(xiàn)對現(xiàn)場的有效控制和管理。它在軍事、環(huán)境、健康、家庭以及空間探索和災難拯救等領域都有著廣泛的應用前景。其無線傳感器節(jié)點通常分布在一些特殊的環(huán)境中，因而要求其具有低功耗、低成本、無線傳輸和分布式處理等特性。藍牙技術(shù)是一種使用2.4 GHz頻段的短距離無線通信技術(shù)。采用快速跳頻、前向糾錯和優(yōu)化的編碼等技術(shù)，使得其具有抗干擾能力強、通信質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點，同時它還具有低功耗、低成本、使用便捷和電磁污染小等特點。藍牙技術(shù)的這些優(yōu)勢，為其在無線傳感器網(wǎng)絡中的實際應用提供了條件。

下面以研制完成的溫度無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)為例，詳細介紹利用計算機、單片機及藍牙技術(shù)實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集、處理、無線傳輸?shù)裙δ堋?/p>

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)采用數(shù)字式輸出溫度傳感器DS18820和單片機AT89S2051組成溫度采集系統(tǒng)。利用重慶金甌公司生產(chǎn)的藍牙內(nèi)嵌模塊，完成溫度數(shù)據(jù)的傳輸及控制。實現(xiàn)計算機對溫度數(shù)據(jù)的無線傳輸、采集和處理。系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示，傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 溫度采集系統(tǒng)的設計

DS18820數(shù)字溫度計提供9位(二進制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入DS18820或從DS18820送出。DS181320的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。每一個DS18820在出廠時已經(jīng)給定了惟一的序號，任意多個DS18820可以存放在同一條單線總線上。DS18820的測量范圍從-55～+125℃，增量值為-0.5℃，可在1 s(典型值)內(nèi)把溫度變成數(shù)字。

AT89S2051是美國ATMEL公司推出的高效單片機，是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有2 KB快閃可編程/擦除只讀存儲器的8位CMOS微控制器。利用AT89S2051及DS18820完成溫度采集及傳送。溫度采集系統(tǒng)的硬件設計如圖3所示，軟件設計流程圖如圖4所示。