作者：西北工業大學機電學院 張鑫 杜清珍 楊杰

引言

    市場上現有的監控設備也往往不能滿足用戶的遠程查詢要求，而且誤報率也比較高。基于藍牙技術的家庭監控報警系統，能夠實時監控終端探測設備的數據，并在有突發事件時及時報警；同時該系統還能滿足用戶隨時通過控制中心來統籌管理家居的要求。
　　
系統硬件電路結構 

    ROK101007藍牙模塊 

    ROK 101007是Ericsson公司生產的一種在電子設備中實現藍牙功能的短距離通信模塊。該藍牙模塊是由基帶控制器、快閃式存儲器、PBA313 01/2無線電收發器3個芯片組成。其同時支持數據和語音的傳遞，通過一個符合USB2.0規格的USB接口或一個UART/PCM接口來實現模塊和主機控制器之間的通信。它的VCC電源典型值為3.3V。POR101 007符合藍牙1.1規范要求，支持多操作點工作方式，通過了FCCETSI認可。

    S3C4510B微控制器

    S3C4510B是基于以太網應用系統的高性價比16/32位RISC微控制器，內含一個由ARM" target="_blank">ARM公司設計的16/32位ARM7TDMI RISC處理器核。該處理器支持ROM/SRAM，LFASH，DRAM和外部I/O以及8/16/32位方式工作，包含有2個帶緩沖描述符(Buffer Descriptor)的HDLC通道，HDLC有地址搜索模式、工作速率可達10Mbps。擁有2個可工作于DMA方式或中斷方式的UART模塊。具有18個通用可編程I/O接口，這些I/O接口包括4個外部中斷請求、2個定時器溢出外部和DMA請求和應答。

系統硬件電路

    家庭監控報警系統整體是由兩部分組成，包括終端探測電路部分和中心監控電路部分。系統總體結構框圖如圖1所示。


圖1 系統組成框圖

    結構框圖中前半部分為一個基于藍牙模塊的終端探測單元電路，主要由傳感器、數模轉換模塊、S3C4510B單片機、報警電路及ROK101 008藍牙模塊組成；后半部分為中心控制單元電路，主要由PC機和藍牙模塊組成。

    在終端探測單元，藍牙模塊和單片機之間通過串口輸入HCI指令實行數據通信。當使用UART進行通信時，藍牙模塊作為一個DCE，其串行速度可達460.8Kbit/s。ROK101007藍牙模塊的UART接口符合工業標準16C450，支持多種波特率，提供四個信號TXD、RXD、RTS和CTS，均按照null modern方式連接，其中TXD和RXD用于數據流傳輸，RTS和CTS用于數據流控制。MAX232芯片的工作電壓為5V，這就需要額外使用5個100nF的電容構成外圍電路。S3C4510B微控制器和藍牙模塊的接口電路如圖2所示。


圖2 MCU和藍牙模塊接口電路

    在中心監控單元，PC機和藍牙模塊的通信通過USB接口來實現。使用USB接口方式通信時，是將藍牙模塊當作一個USB從設備與主機通信的，通過雙向端口D+和D-傳輸數據。對于PC機應有喚醒和分離兩個邊帶信號來控制PC機的狀態，當主機處于低功耗模式，如果藍牙模塊接收到建立連接的請求時，Wake_up引腳輸出高電平，喚醒主機。主機的掛起狀態可通過Detach信號來實現，當Detach輸出高電平時，芯片脫離USB狀態。主機與藍牙模塊的接口電路如圖3所示。


圖3 主機與藍牙模塊的接口電路
　　　　　　　　

系統軟件設計

    藍牙模塊間的ACL數據通信流程主要有藍牙模塊初始化、HCI流量控制設置、查詢、建立連接、進行數據通信和斷開連接。初始化程序是單片機對藍牙發送一系列HCI命令分組并判斷藍牙返回的事件分組是否正確，當藍牙設備正確初始化完成之后，通過Set_ Host_ Controller_ To_ Host_ Flow_ Control指令打開主機控制器到主機的流量控制，并通過Host Buffer Size指令來對流量控制進行配置。之后主設備查詢周圍的藍牙設備并發出建立連接指令，在成功建立ACL連接之后開始數據通信。當通信完成后，主設備和從設備都可以發出Disconnect命令斷開連接。

    系統終端探測電路程序流程如圖4所示，軟件主要是在單片機上的編程，實現數據的采集，重點是HCI-RS232傳輸層的通信，單片機主要基于C語言編程，實現對前端來自傳感設備數據進行HCI-RS232信息格式的打包，然后通過傳輸層接口RS232實現和藍牙模塊之間的數據傳遞。

 


圖4 系統終端探測電路程序流程

系統中心監控電路程序流程如圖5所示，軟件控制主要是實現藍牙模塊和PC機之間的通信，數據傳輸是關鍵部分。程序在循環中不斷查詢是否有藍牙數據需要接收和是否有監控命令數據傳來，需要送藍牙發送。藍牙數據接收采用中斷接收方式，而監控命令數據采用查詢接收方式，這樣可以達到最高的工作效率。


圖5 系統中心監控電路程序流程

結語 

    基于藍牙技術的家庭監控報警系統，硬件設計簡單，靈敏度高，由于藍牙技術采用跳頻模式，信息傳輸就更為安全準確，同時在天線發射允許的范圍內藍牙模塊間信息的傳輸不受空間的限制。隨著藍牙技術的普及，其低成本的優勢將得到體現，正是由于藍牙的這些特點使得該系統適應性較強，在不需要做較大改動的情況下就能適用于其它類似的監控報警系統，具有較高的應用價值，可以推廣應用。

參考文獻：

1.馬建倉，羅亞軍，趙玉亭.藍牙核心技術及應用，科學出版社.2003.452-495
2.錢志鴻，揚帆，周求湛.藍牙技術原理、開發與應用，北京航空航天大學出版社.2006.113-121
3.黃智偉.藍牙硬件電路[M].北京:北京航空航天大學出版社，2006.470-488
4.張玉真.數據采集藍牙無線傳輸模塊研制，西北工業大學，2004
5.梅燁，杜清珍.TC35i在遠程壓力監控系統中的應用，自動化儀表，2006.(12)59-62
6.SAMSUNG S3C4510B Data Sheet