基于蓝牙威廉希尔官方网站 的温度无线传感器网络系统

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0 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Internet Work，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。蓝牙威廉希尔官方网站 是一种使用2．4 GHz频段的短距离无线通信威廉希尔官方网站 。采用快速跳频、前向纠错和优化的编码等威廉希尔官方网站 ，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。蓝牙威廉希尔官方网站 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、单片机及蓝牙威廉希尔官方网站 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。

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1 s(典型值)内把温度变成数字。

    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2 KB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RS 232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RS 232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。

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RS 232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RS 232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。

5 温度无线传感器网络系统设计时应注意的事项
    (1)注意硬件及软件设计的防干扰设计
    AT89S2051采用上电复位电路，要注意设置并启动其内部自带的看门狗电路。软件编程时要“喂狗”，以防止外界复杂环境对系统工作的影响。
    (2)传感器节点标识
    在传感器节点发送采集到的温度数据之前，控制其先发送一个八位的二进制标识码，主控机通过对这一标识码的识别，就可以知道所接收到的数据是由哪一个传感器节点所采集发送的。理论上，这种方法一共可以标识28=256个节点。
    (3)传送数据的校验
    蓝牙传输系统中，对传输的每一帧数据都进行了校验，而且串口通信对传输的每一帧数据也进行了校验，这就确保了数据传送的正确性。实验也证明了系统数据传送性能良好。
    (4)控制各传感器节点工作时序
    系统启动时，将各个传感器节点置于停止状态。当需要哪一个节点工作时，从主机上发送相应的指令，将该传感器节点激活，使它采集传输数据。使用这种方法时，同时工作的传感器节点不能过多，要保证蓝牙跳频威廉希尔官方网站 能够解决同时工作的传感器节点所产生的数据传输冲突问题。