一種藍(lán)牙轉(zhuǎn)ISM頻段的無線收發(fā)設(shè)備設(shè)計(jì)

張 婧

（中國電子科技集團(tuán)第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

0 引 言

目前ISM頻段無線收發(fā)器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)的控制監(jiān)測(cè)中被廣泛使用[1-5]。由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境千差萬別，無線收發(fā)器的安裝根據(jù)使用環(huán)境的變化而變化，故而需要安裝人員在安裝現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行內(nèi)部配置，并在無線收發(fā)器安裝完成后測(cè)試其是否正常工作。鑒于藍(lán)牙在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[6-10]，本文提出一種攜帶方便、軟硬件成本更小的藍(lán)牙轉(zhuǎn)ISM頻段無線收發(fā)器設(shè)計(jì)方案，用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、控制、監(jiān)測(cè)。

1 現(xiàn)有配置方案

目前供安裝人員在安裝現(xiàn)場(chǎng)對(duì)無線收發(fā)器進(jìn)行內(nèi)部配置以及無線收發(fā)器安裝完成后測(cè)試是否正常工作的方法有如下兩種：

（1）將無線收發(fā)設(shè)備與筆記本電腦通過RS 232或者485串口連接，將無線收發(fā)設(shè)備監(jiān)聽到的信息轉(zhuǎn)換為RS 232或者485信號(hào)傳遞給筆記本電腦，通過電腦顯示屏顯示或者筆記本電腦將配置信息通過RS 232或者485信號(hào)發(fā)送給無線收發(fā)設(shè)備，再轉(zhuǎn)換為無線信號(hào)發(fā)送給配置目標(biāo)。這種方法需要使用筆記本電腦，但其體積大，攜帶不方便。

（2）額外開發(fā)制作手持機(jī)，手持機(jī)通過無線發(fā)送配置信號(hào)到無線收發(fā)器模塊或者監(jiān)聽目標(biāo)無線收發(fā)器發(fā)送的信息。手持機(jī)體積比筆記本電腦小，攜帶相對(duì)方便，但是手持機(jī)需要集成無線收發(fā)器電路、顯示屏輸出電路、按鍵輸入電路、電池電源管理電路、單片機(jī)控制電路等，軟硬件成本大。

2 解決方案

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文試圖提供一種設(shè)備能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)的無線傳感器控制監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)快速方便地對(duì)無線收發(fā)器進(jìn)行內(nèi)部配置以及在無線收發(fā)器安裝完成后測(cè)試設(shè)備是否正常工作，并且具有攜帶方便、軟硬件成本小的特點(diǎn)。

本文所采用的技術(shù)方案是：設(shè)計(jì)一種藍(lán)牙轉(zhuǎn)ISM頻段的無線收發(fā)設(shè)備，包括電源管理電路、藍(lán)牙電路、ISM無線收發(fā)電路，其中電源管理電路分別與藍(lán)牙電路和ISM無線收發(fā)電路相連接，藍(lán)牙電路與ISM無線收發(fā)電路相連接。該藍(lán)牙轉(zhuǎn)ISM頻段的無線收發(fā)設(shè)備與智能手機(jī)藍(lán)牙建立連接后，智能手機(jī)通過藍(lán)牙通信協(xié)議發(fā)送配置信息到藍(lán)牙轉(zhuǎn)ISM頻段的無線收發(fā)電路；該電路再將收到的藍(lán)牙信號(hào)轉(zhuǎn)換為ISM頻段無線信號(hào)，發(fā)送給目標(biāo)無線收發(fā)器；另外還會(huì)將監(jiān)聽到的目標(biāo)無線收發(fā)器的工作采集狀態(tài)信息通過藍(lán)牙轉(zhuǎn)ISM頻段的無線收發(fā)設(shè)備轉(zhuǎn)換為藍(lán)牙通信協(xié)議信號(hào)，顯示在智能手機(jī)界面上。

2.1 具體實(shí)施方案

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)，包括電源管理電路、藍(lán)牙電路、ISM無線收發(fā)電路。電源管理電路分別與藍(lán)牙電路和ISM無線收發(fā)電路相連接，藍(lán)牙電路與ISM無線收發(fā)電路相連接。

圖1 總體結(jié)構(gòu)

圖2為本發(fā)明的電源管理電路。U1為電源轉(zhuǎn)換芯片XC6206332，U1的1腳與地相連接，U1的3腳通過電容C11與地連接，同時(shí)接D1的負(fù)極。D1的正極與鋰電池組正極相連接，鋰電池組負(fù)極與地相連接。U1的2腳通過C12與地相連接，同時(shí)作為3.3 V的電壓輸出端，分別與藍(lán)牙電路和ISM無線收發(fā)電路相連接。

圖2 電源管理電路

圖3為本發(fā)明的藍(lán)牙電路。U2為藍(lán)牙芯片NRF51822。U2的1腳和12腳與電源管理電路的3.3 V電壓輸出端相連接，同時(shí)通過C10和C13與地相連接。U2的2腳通過L4、L5后與35、36腳相連接，同時(shí)通過C8、C14與地相連接。U2的6、7、8、9、10、11腳與ISM無線收發(fā)電路相連接。U2的13、33、34腳與地相連接，39腳通過C9與地相連接。U2的37、38腳與晶振X1的兩個(gè)腳相連接后分別通過C1、C2與地相連接。U2的29腳通過C7與地相連接。U2的30腳通過C3與地相連接，31腳通過L2與30腳相連接，32腳通過L1與31腳相連接，同時(shí)通過C5、L3與RF1天線相連接。C5、L3分別通過C4、C6與地相連接。

圖3 藍(lán)牙電路

圖4為本發(fā)明的ISM無線收發(fā)電路。U3為ISM無線收發(fā)芯片SI4432。U3的1腳和12腳相連接后與電源管理電路的3.3 V電壓輸出端相連接，同時(shí)通過C1、C2、C3、C4、C5與地相連接。U3的10腳通過C6、C7與地相連接。U3的21腳直接與地相連接。U3的18、19腳分別與晶振X2的3、1腳相連接，X2的2、4腳與地相連接。U3的8、9腳分別與U4的6、4腳相連接。U3的13、14、15、16腳與藍(lán)牙電路相連接。U3的17腳與藍(lán)牙電路連接后通過R6與電源管理電路的3.3 V電壓輸出端相連接。U3的20腳與藍(lán)牙電路連接后通過R5與地相連接。U3的2腳通過L1、R0與電源管理電路的3.3 V電壓輸出端相連接，同時(shí)與C0連接。C0與Lharm、Charm、L0相連接，Lharm與Charm連接后通過Rharm與地相連接。L0通過C_M與地相連接，同時(shí)與L_M連接。L_M通過CC1與U4的3腳連接。U3的3腳通過C8與U4的1腳連接。U3的4腳通過L6與3腳連接，同時(shí)通過C9與地相連接。U4的2腳與地連接，5腳通過CC2、L_M2與天線接口J1連接。CC2、L_M2分別通過C_M2、C_M3與地相連接。

圖4 ISM無線收發(fā)電路

2.2 實(shí)現(xiàn)效果

本設(shè)計(jì)的藍(lán)牙電路通過天線RF1發(fā)送廣播信號(hào)后與智能手機(jī)藍(lán)牙建立連接，藍(lán)牙電路收到智能手機(jī)發(fā)送的配置信息后，將信息內(nèi)容發(fā)送給ISM頻段無線收發(fā)電路，ISM頻段無線收發(fā)電路再將信息調(diào)制為無線信號(hào)發(fā)送出去，待配置的無線收發(fā)器收到該無線信號(hào)后進(jìn)行相應(yīng)的配置；另一方面，ISM頻段無線收發(fā)電路收到空間中傳播的無線信號(hào)后，如某個(gè)無線收發(fā)器采集的溫度信息等，將信號(hào)解調(diào)發(fā)送給藍(lán)牙電路，藍(lán)牙電路再將信息轉(zhuǎn)換為藍(lán)牙特征值信號(hào)，通過藍(lán)牙協(xié)議棧發(fā)送到智能手機(jī)上，通過手機(jī)顯示屏顯示。

本設(shè)計(jì)可以在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)領(lǐng)域的無線傳感器控制監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，快速方便地對(duì)安裝現(xiàn)場(chǎng)的無線收發(fā)器進(jìn)行內(nèi)部配置以及在無線收發(fā)器安裝完成后測(cè)試設(shè)備是否正常工作。

3 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)的電路只包括電源管理電路、藍(lán)牙電路、ISM無線收發(fā)電路，組成簡單，體積小，較之筆記本電腦和工業(yè)手持機(jī)攜帶更加方便；充分使用了現(xiàn)有的智能手機(jī)，較之工業(yè)手持機(jī)減少了顯示屏、按鍵等電路，節(jié)省功耗和軟硬件成本。對(duì)于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)領(lǐng)域的無線傳感器調(diào)試、控制、監(jiān)測(cè)具有一定的借鑒意義。