藍牙無線通信技術(shù)在工程中的應用

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摘要：針對目前手工抄寫記錄全站儀野外測繪數(shù)據(jù)以及有線傳輸方式存在的問題和局限性，把單片機及藍牙技術(shù)應用于全站儀野外測繪數(shù)據(jù)的無線遠傳與控制裝置中，實現(xiàn)了測繪數(shù)據(jù)與PDA間的無線傳輸與存儲，實驗表明：誤碼率為0%的通信距離大于500m；數(shù)據(jù)繞障礙傳輸誤碼率為0%。

關(guān)鍵詞：全站儀；藍牙；無線傳輸；串口通信

利用全站儀進行野外測繪[1]時，由人手工抄寫記錄測繪數(shù)據(jù)，或采用USB數(shù)據(jù)線與PDA（掌上電腦）連接進行測繪數(shù)據(jù)的傳輸與存儲。手工抄寫記錄測繪數(shù)據(jù)，存在人為誤差，且后期數(shù)據(jù)錄入處理工作量大。采用USB數(shù)據(jù)線方式傳輸，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的數(shù)字化傳輸與記錄，避免了人為誤差，大大減少了后期數(shù)據(jù)處理工作量。但數(shù)據(jù)的有線傳輸方式限制了人的活動范圍，使野外操作不夠方便靈活；且經(jīng)常拔插USB數(shù)據(jù)線易造成接觸不良，使數(shù)據(jù)無法正常傳輸與記錄；同時，經(jīng)常拔插USB數(shù)據(jù)線也易造成設(shè)備損壞。筆者把單片機及藍牙技術(shù)[2]應用于全站儀野外測繪數(shù)據(jù)的無線遠傳與控制裝置中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與PDA間的無線傳輸與存儲，解放了有線傳輸對人的羈絆，拓展了人的活動范圍，使野外操作更加方便靈活，也無接觸不良和丟失數(shù)據(jù)等問題的發(fā)生。

1裝置結(jié)構(gòu)及原理

該裝置為對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計，在測繪時無須區(qū)分數(shù)據(jù)接收端與發(fā)送端，方便使用。實際測繪時，只需在接收端使用一臺PDA，PDA發(fā)送指令控制數(shù)據(jù)收發(fā)并存儲。圖1為結(jié)構(gòu)原理圖。由無線模塊SM51（內(nèi)核含單片機）遠傳來的野外勘測數(shù)據(jù)，經(jīng)RS232串口發(fā)送到藍牙模塊，再由藍牙無線傳送到PDA存儲處理。該裝置有1200b/s，2400b/s，4800b/s，9600b/s四種通信速率。野外多機同地同時工作時，可選用不同通信波特率，避免相互串數(shù)等干擾。裝置設(shè)計保留了原RS232串口，可通過232串口對SM51或藍牙進行參數(shù)配置，其中RS232串口的引腳2和3與MAX232的引腳13和14相連。也可用232串口轉(zhuǎn)USB口與PDA相連，方便習慣于用有線方式傳輸記錄測繪數(shù)據(jù)的操作人員使用[3-4]。第98頁圖2為RS232串口轉(zhuǎn)藍牙無線串口的電路設(shè)計圖。藍牙模塊用3V直流供電，與SM51供電電壓一致[2，5]。設(shè)有3個指示燈，整個裝置供電后，Green1（綠燈1）每1s閃爍一次，Green2（綠燈2）每2s閃爍一次，表示藍牙正常工作，但未與其他藍牙設(shè)備建立連接；若該裝置已與其他藍牙設(shè)備（如PDA）建立了連接，則Green1熄滅，Green2每1s閃爍一次，同時Yellow（黃燈）點亮，系統(tǒng)正常工作，此時可進行測繪操作。

2裝置傳輸距離、傳輸質(zhì)量和繞障礙物能力測試

首先需進行參數(shù)配置，保證SM51模塊、藍牙、通信串口三者的通信參數(shù)匹配，否則數(shù)據(jù)無法傳輸[6-7]。將整個系統(tǒng)按圖1連接，用筆記本電腦代替圖1中的PAD，通過串口調(diào)試工具對裝置進行傳輸距離、傳輸質(zhì)量和繞障礙物等能力測試。通信測試距離為500m，數(shù)據(jù)無誤碼；當距離增大到800m后，裝置移動的過程中出現(xiàn)少許誤碼，但待裝置靜止后，通信又恢復正常無誤碼，測試記錄數(shù)據(jù)見圖3-a。同時又進行了繞障礙物測試，測試記錄數(shù)據(jù)見圖3-b。可知在裝置靜止時，兩種情況下數(shù)據(jù)通信均正常，誤碼率為0%。

3結(jié)論

筆者把單片機及藍牙技術(shù)應用于全站儀野外測數(shù)據(jù)的無線遠傳與控制裝置中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與PDA間的無線傳輸與存儲，無有線傳輸方式對人的羈絆，野外使用更加方便靈活。實驗測試表明，誤碼率為0%的通信距離大于500m，滿足全站儀測繪距離大于300m的要求；無線數(shù)據(jù)傳輸繞障礙能力強，在野外測繪傳數(shù)時，保證測繪點間有人、車輛等障礙物穿行時，誤碼率為0%。該裝置無數(shù)據(jù)接收端與發(fā)送端之分，既可以用于發(fā)送數(shù)據(jù)，又可以用于接收數(shù)據(jù)。使用兩個或多個同種裝置，在它們之間匹配地配置通信參數(shù)，即可配對使用，方便靈活。該裝置采用3V直流可充電電池供電，功耗低，一次充電，可保障12h連續(xù)可靠工作。該裝置的定型版本只有手機大小，方便攜帶，適合野外測繪使用。

參考文獻：

[1]金國軍,黃張裕.GPS-RTK聯(lián)合全站儀的野外數(shù)據(jù)采集[J].現(xiàn)代測繪,2008,31(4):20-23.

[2]何戟.基于藍牙的移動數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機應用研究,2006,23(11):196-198.

[3]李娟.基于藍牙技術(shù)的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計[J].微計算機信息,2008,24(5):195-197.

[4]錢志鴻.藍牙技術(shù)原理開發(fā)與應用[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006.

[5]袁曉慶.藍牙無線通信技術(shù)及其應用研究[J].中小企業(yè)管理與科技,2015(4):28-30.

[6]李頎,卜紹志.基于藍牙技術(shù)和ARM的手持智能閥門定位器[J].儀表技術(shù)與傳感器,2012(5):29-31.

[7]任小洪,傅成華,胡科.基于藍牙技術(shù)的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J].測控技術(shù),2009,28(1):16-19.

作者：李江 張礦偉 曹映霞 劉權(quán) 金能思 李志 單位：玉溪師范學院物理與電子工程學院