CN105812030A - 基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口 - Google Patents

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胡志健
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    • H04B5/40—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by components specially adapted for near-field transmission
    • H04B5/48—Transceivers
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Abstract

本发明涉及一种基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口，包括蓝牙模块、电源模块、信号接口模块和移动终端，所述信号接口模块的输入端与用于采集监测区域内环境信息的传感器相连，输出端与蓝牙模块相连；所述蓝牙模块与所述移动终端之间通过低功耗蓝牙协议建立无线通信，用于控制整个网络通用接口的工作，并接收来自移动终端的设置指令；所述电源模块用于为所述蓝牙模块和信号接口模块供电。本发明结构简单，使用方便，且易于功能扩展。

Description

基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口
技术领域
本发明涉及传感器接口技术领域，特别是涉及一种基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口。
背景技术
传感器通用接口是无线传感器网络领域中的热点研究方向之一。微电子技术、计算机技术和无线通信等技术的日益成熟，推动了低功耗、高精度传感器的发展，可以在微小体积内集成信息采集、数据处理和无线通信功能。无线传感器网络通用接口一般由感知模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块四部分组成。考虑到通用接口无线通讯的需求，相比于Zigbee、Wi-Fi这些活跃的新兴技术，蓝牙在个人电脑、移动终端上具备更好的基础积累与应用优势。目前无线传感器网络节点接口存在结构复杂、传感器无法即插即用、兼容性差且成本高的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口，使得其结构简单，使用方便，且易于功能扩展。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口，包括蓝牙模块、电源模块、信号接口模块和移动终端，所述信号接口模块的输入端与用于采集监测区域内环境信息的传感器相连，输出端与蓝牙模块相连；所述蓝牙模块与所述移动终端之间通过低功耗蓝牙协议建立无线通信，用于控制整个网络通用接口的工作，并接收来自移动终端的设置指令；所述电源模块用于为所述蓝牙模块和信号接口模块供电。
所述蓝牙模块为嵌有支持低功耗蓝牙协议的芯片。
所述电源模块包括相互连接的直流源和降压电路，并通过电源线与接地线分别为所述蓝牙模块和信号接口模块提供稳定的直流电压。
所述信号接口模块包括各自独立的电流输入接口电路、电压输入接口电路、数字输入与输出电路和串行通讯接口电路。
所述移动终端用于接收蓝牙模块传输的数据，以及向所述蓝牙模块发送设置指令。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1.本发明使用一个蓝牙模块代替以往处理器和无线通信两个模块，结构简单，降低了成本。
2.本发明提供的信号接口电路，能处理多种不同类型的传感器信号；用户可根据实际应用的具体需求，选择不同的传感器接入，无需更改接口电路。
3.本发明提供的传感器通用接口允许用户借助移动终端如手机、PDA设备对接口进行参数设置，即可自定义接口功能。
4.本发明适用于需要同时采集多种类型信号的采集系统，针对不同采集任务，只需更换传感器，无需其它复杂操作。
5.本发明采用低功耗蓝牙作为移动终端与通用接口之间的无线通信技术，具有安全、节能、低成本、低延迟、使用方便等优点。
6.本发明提供了纽扣电池与DC直流源的供电方式，维护方便，能满足大多数户外布点或布线困难的应用场合。
附图说明
图1是本发明提供的基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口整体结构图；
图2是本发明提供的信号接口模块功能示意图；
图3是本发明提供的引脚底座和引脚插针示意图；
图4是本发明提供的信号接口模块与蓝牙模块连接示意图；
图5是本发明实施例提供的蓝牙模块主程序的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种一种基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口，如图1所示，该接口由蓝牙模块1、电源模块2、信号接口模块3和移动终端4共四部分组成。
蓝牙模块1为嵌有支持低功耗蓝牙协议的芯片，负责控制整个网络通用接口的工作，处理本身采集的数据；实现与移动终端4之间的蓝牙通信，接收控制指令，发送传感器数据；其直接连接信号接口模块3，接收传感器输入信号。
电源模块2由直流源与降压电路构成。电源模块2通过电源线和接地线分别与蓝牙模块1和信号接口模块3连接。由DC直流源或电池提供能源，通过降压电路将7～40V降压输出5V与3.3V，为两者提供稳定的直流工作电压。
如图2所示，信号接口模块3上设计了电流(4～20mA)输入接口电路、电压(0～3.6V)输入接口电路、数字(开关量)输入与输出电路和串行通讯接口电路，如此可以处理模拟、数字与串口形式的传感器信号。传感器负责感知、采集监测区域内的环境信息，由信号接口模块3接收传感器信号，而后传给蓝牙模块1进一步处理。
移动终端4上运行所开发的应用程序，接收、计算、存储并显示来自蓝牙模块1的数据；移动终端4发送设置指令，由蓝牙模块1接收并执行指令，从而控制无线传感器网络通用接口的工作。
以下是基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口的一个实施方案：
如图4所示，选用nRF51822EK开发板作为蓝牙模块1，控制整个接口的工作，包括采集、处理和发送传感器数据，并接收来自移动终端4的设置指令。
nRF51822EK开发板采用Nordic半导体公司的SoC射频芯片nRF51822，片上集成高性能Cortex-M0内核，片内有ADC、UART、SPI等丰富外设资源，支持S110低功耗蓝牙协议栈。nRF51822EK开发板共引出32个GPIO引脚P0.0-P0.31，引脚插针间距为2.54mm，仅选择其中2路A/D模拟输入通道，2路开关量信号输入，4路开关量信号输出，4个引脚(RXD、TXD、CTS、RTS)用于RS232串口通信、1路作为电源线VCC，1路作为接地线GND，其余引脚保留。
选用CR2032锂电池作为电源模块2，CR2032锂电池可直接放入nRF51822EK开发板的电池底座。
信号接口模块3提供双排(每排5孔)插座，负责为蓝牙模块1提供一个即插即用的输入接口，外形尺寸如图3a所示；同时提供双排插针，每排6针，共引出14个引脚的传感器接口，插针外形如图3b所示。
选用基于Android4.3以上的设备作为移动终端4，本实施例选用GT-I9300智能手机作为移动终端；鉴于Android手机、平板电脑应用广泛且代码开源，在此平台上开发应用，有利于接口推广。
按照以上方法完成实施例的硬件配置后，以下是系统的软件设计。实施例中蓝牙模块1的程序主要由两部分组成，一部分负责传感器初始化设置与数据的采集任务，另一部分负责通用接口与移动终端4之间的蓝牙通信。
如图5所示，通用接口与移动终端4之间通信的流程为先对蓝牙模块1进行初始化设置，初始化完成后，蓝牙模块1发出广播信号等待移动终端4连接，如果在广播期间内接收到移动终端4的连接请求，则与之配对。若配对成功，则通用接口停止广播，移动终端4通过蓝牙设置通用接口，设置完毕后，传感器通用接口开始对监测区域内进行数据采集，经信号接口模块3处理后，传给蓝牙模块1进一步处理，而后无线发送给移动终端4，发送成功之后继续采集数据，周而复始不断采集、发送数据。

Claims (5)

1.一种基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口，包括蓝牙模块、电源模块、信号接口模块和移动终端，其特征在于，所述信号接口模块的输入端与用于采集监测区域内环境信息的传感器相连，输出端与蓝牙模块相连；所述蓝牙模块与所述移动终端之间通过低功耗蓝牙协议建立无线通信，用于控制整个网络通用接口的工作，并接收来自移动终端的设置指令；所述电源模块用于为所述蓝牙模块和信号接口模块供电。
2.根据权利要求1所述的基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口，其特征在于，所述蓝牙模块为嵌有支持低功耗蓝牙协议的芯片。
3.根据权利要求1所述的基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口，其特征在于，所述电源模块包括相互连接的直流源和降压电路，并通过电源线与接地线分别为所述蓝牙模块和信号接口模块提供稳定的直流电压。
4.根据权利要求1所述的基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口，其特征在于，所述信号接口模块包括各自独立的电流输入接口电路、电压输入接口电路、数字输入与输出电路和串行通讯接口电路。
5.根据权利要求1所述的基于低功耗蓝牙技术的传感器通用接口，其特征在于，所述移动终端用于接收蓝牙模块传输的数据，以及向所述蓝牙模块发送设置指令。
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