基于单片机的蓝牙通讯板块

贵州大学本科生毕业论文（设计）开题报告表论文(设计)名称基于单片机的蓝牙通讯板块论文（设计）来源论文（设计）类型C指导教师学生姓名学号班级一、研究或设计的目的和意义：蓝牙作为一种支持设备短距离通信的无线电技术，可以在众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙技术设计一系列软硬件技术、方法和理论，包括：无线通信与网络技术，软件工程及软件可靠性理论，协议测试技术，规范描述语言，嵌入式实时操作系统，跨平台开发和用户界面图形化技术，软硬件接口技术，高集成芯片技术等[1]。由于蓝牙体积小，功耗低，其应用已经不再局限于计算机外设，几乎可以被集成在任何型号的数字设备中，特别是在那些对传输速率要求不高的小型移动设备和便携设备中应用广泛。随着现代化数字技术的发展，我们的生活中，各种设备与计算机之间的无线数据交换已经非常频繁，特别在工业现场控制和数据采集场合中，单片机与计算机的无线通信尤为突出。本文基于这一问题，提出了一种由单片机控制的蓝牙无线通信系统方案，主要是实现了由单片机控制蓝牙系统，与接入蓝牙网络的其他设备，如：移动电话、PDA、以及其他具有蓝牙功能的无线通信设备进行通信。二、研究或设计的国内外现状和发展趋势：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、ScientificandMedical)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。三、主要研究或设计内容，需要解决的关键问题和思路：设计方案：通过对蓝牙协议的研究，采用蓝牙模块与主控制器（单片机）相连接的模式，向单片机写入AT指令，通过UART传输层控制蓝牙模块，从而达到自动连接以及自动收发数据功能，如图1所示。图1硬件系统设计方案该方案主要完成以下几个指标：（1）自动完成处在蓝牙网络中的蓝牙设备的连接。该模式针对事先配对好的两个不同地址，但硬件完全相同的蓝牙-单片机设备。一旦该配对设备进入到可通信距离，可通过事先写进单片机的程序，由单片机控制蓝牙模块，完成配对设备的自动连接。（2）在单片机上加载外挂FLASH，可将欲传文件或者数据通过单片机下载存储在FLASH当中，当蓝牙设备连接后进行自动传输，不重复发送。（3）可搜索在可通信范围内所有同型设备或者其他具备蓝牙功能的通信设备。搜索模式可分为自动搜索和手动搜索。搜索结果以“设备地址+设备类型+信号强度”方式显示，搜索后，可选择具体设备进行连接、通信。（4）可实现两种接收方式：一种是蓝牙设备与PC机等智能终端相连，由智能终端完成接收数据的工作；另一种模式是蓝牙设备无需连接任何终端或接收机，直接将接收到的数据保存在外设FLASH当中，这种模式省去了接收终端部分，使设备简洁，便携，可在任意时刻无需通知和触发任何按键，完成自动接收。系统由两部分构成：一部分是嵌入了蓝牙HCI协议的蓝牙模块，另一部分是由单片机加载FLASH芯片的控制/存储模块。关键问题：1.系统的硬件构成系统由单片机通过串口对蓝牙模块进行控制，完成对蓝牙模块的指令配置和数据的收发处理，如图2所示。图2蓝牙系统的硬件构成1.1芯片选择（1）主机控制器（单片机）芯片的选择从实现整个系统要求的角度出发，系统控制主芯片选择C8051F020。C8051F020是完全集成的混合信号系统级MCU芯片，具有与8051兼容的CIP-51内核和硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口，即可满足系统设计要求，同时可简化电路设计，增强系统抗干扰能力。C8051F340处理芯片与普通单片机相比较，具有扩展芯片少，连线简单，资源多，运算速度快，编程简单，易于升级维护等优点，并且在可靠性和稳定性上也可以得到保证。（2）蓝牙模块的选择蓝牙模块选用的HWW-S1800是由深圳恒皓威公司生产，采用世界领先的蓝牙芯片供应商CSR公司的BlueCore4芯片，标准class1蓝牙2.0版本规范设计，具有信号灵敏度高、通信距离远，简单易用等特点，可通过AT指令查看或者设置控制参数，满足无线串口通信远距离传输的要求。该型号蓝牙模块支持所有蓝牙协议，采用spp串口通信模式，实现通用串行接口与蓝牙数据传输之间的相互转换；具有多从（SLAVE）实体结构，最多可同时与7个具有SPP协议的远程蓝牙主（MASTER）设备；通过AT指令，可为模块设置控制参数或发布控制命令；支持各种标准波特率，并支持硬件流传输控制，最高串口波特率为1382400bps；通信频段为蓝牙标准2.4GHz，搭载外置蓝牙天线，在空旷、无遮挡地带，点对点理论传输最大距离可达1800米。HWW-S1800蓝牙模块主要包括三个部分：基带控制器、蓝牙传输适配器和工作在全球通用标准的2.4GHzISM频段的射频模块。其中传输适配器通过加入额外的功率放大器后，可使得蓝牙模块的通信范围扩大，在理想传输条件下，最大值可达到1800米。（3）FLASH芯片的选择FLASH芯片选择Atmel公司生产的AT45DB161D-SU。该FLASH存储器的存储容量为16Mbit，电源电压范围为2.7V~3.6V，最大工作电流为15mA。1.2主控制模块与蓝牙模块的连接作为主控制器单片机使用22.1184MHz的晶振，单片机与蓝牙模块间的通信波特率为38400bps，与PC机等智能终端的通信波特率为115200bps。单片机在整个系统中起到了主机控制器的作用，它和蓝牙模块之间的数据通信需要通过主机控制器接口（HCI）实现。HCI由两部分组成：一部分是用来连接蓝牙模块和搭载了FLASH的主控制器，另一部分是实现命令接口的软件。四、完成毕业论文（设计）所必须具备的工作条件及解决的办法：1、需要查阅相关文献、图书资料，通过图书馆和互联网等途径获得。2、了解蓝牙协议栈，通过该协议与单片机进行交互，实现即时通信功能。3、需要用到计算机，自备或学校实验室。五、工作的主要阶段、进度与时间安排：3月11日至3月25日，查阅相关书籍、资料、文献，为成功开发一个系统做知识上的准备，掌握类似系统的研究现状。3月26日至4月5日，学习swing开发、了解spark、openfire以及XMPP协议，为下一步开发做技术上的准备。4月6日至5月20日，设计系统，将各模块进行整合，测试、优化完成本系统。5月21日至6月1日，开始撰写课题论文，为答辩做好充分准备。六、阅读的主要参考文献及资料名称：参考文献[1]朱刚，谈振辉，周贤伟蓝牙技术原理与协议[M]北京：北方交通大学出版社，清华大学出版社，2002:1[2]金纯，肖玲娜，罗纬，聂增丽超低功耗（ULP）蓝牙技术规范解析[M]北京国防工业出版社，2010:8[3]朱刚，谈振辉，周贤伟蓝牙技术原理与协议[M]北京：北方交通大学出版社，清华大学出版社，2002:6[4]钱志鸿，杨帆，周求湛蓝牙技术原理、开发与应用[M]北京：北京航空航天大学出版社，2006:94[5]金纯，林今朝，万宝红蓝牙协议及其源代码分析[M]北京：国防工业出版社，2006：126-127指导师意见和建议：指导教师（签字）：年月日说明：1、论文（设计）类型：A—理论研究；B—应用研究；C—设计等；2、论文（设计）来源：指来源于科研项目、生产/社会实际、教师选题或其他（学生自拟）等；3、各项栏目空格不够，可自行扩大。