一種藍牙轉ISM頻段的無線收發設備設計

張 婧

（中國電子科技集團第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

0 引 言

目前ISM頻段無線收發器在工業、農業、畜牧業的控制監測中被廣泛使用[1-5]。由于工業、農業、畜牧業現場環境千差萬別，無線收發器的安裝根據使用環境的變化而變化，故而需要安裝人員在安裝現場對其進行內部配置，并在無線收發器安裝完成后測試其是否正常工作。鑒于藍牙在各領域的廣泛應用[6-10]，本文提出一種攜帶方便、軟硬件成本更小的藍牙轉ISM頻段無線收發器設計方案，用于現場調試、控制、監測。

1 現有配置方案

目前供安裝人員在安裝現場對無線收發器進行內部配置以及無線收發器安裝完成后測試是否正常工作的方法有如下兩種：

（1）將無線收發設備與筆記本電腦通過RS 232或者485串口連接，將無線收發設備監聽到的信息轉換為RS 232或者485信號傳遞給筆記本電腦，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信號發送給無線收發設備，再轉換為無線信號發送給配置目標。這種方法需要使用筆記本電腦，但其體積大，攜帶不方便。

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

2 解決方案

為了克服現有技術的不足，本文試圖提供一種設備能夠在工業、農業、畜牧業的無線傳感器控制監測現場快速方便地對無線收發器進行內部配置以及在無線收發器安裝完成后測試設備是否正常工作，并且具有攜帶方便、軟硬件成本小的特點。

本文所采用的技術方案是：設計一種藍牙轉ISM頻段的無線收發設備，包括電源管理電路、藍牙電路、ISM無線收發電路，其中電源管理電路分別與藍牙電路和ISM無線收發電路相連接，藍牙電路與ISM無線收發電路相連接。該藍牙轉ISM頻段的無線收發設備與智能手機藍牙建立連接后，智能手機通過藍牙通信協議發送配置信息到藍牙轉ISM頻段的無線收發電路；該電路再將收到的藍牙信號轉換為ISM頻段無線信號，發送給目標無線收發器；另外還會將監聽到的目標無線收發器的工作采集狀態信息通過藍牙轉ISM頻段的無線收發設備轉換為藍牙通信協議信號，顯示在智能手機界面上。

2.1 具體實施方案

圖1為本發明的總體結構，包括電源管理電路、藍牙電路、ISM無線收發電路。電源管理電路分別與藍牙電路和ISM無線收發電路相連接，藍牙電路與ISM無線收發電路相連接。

圖1 總體結構

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

圖2 電源管理電路

圖3為本發明的藍牙電路。U2為藍牙芯片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，同時通過C8、C14與地相連接。U2的6、7、8、9、10、11腳與ISM無線收發電路相連接。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 藍牙電路

圖4為本發明的ISM無線收發電路。U3為ISM無線收發芯片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腳與藍牙電路相連接。U3的17腳與藍牙電路連接后通過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無線收發電路

2.2 實現效果

本設計的藍牙電路通過天線RF1發送廣播信號后與智能手機藍牙建立連接，藍牙電路收到智能手機發送的配置信息后，將信息內容發送給ISM頻段無線收發電路，ISM頻段無線收發電路再將信息調制為無線信號發送出去，待配置的無線收發器收到該無線信號后進行相應的配置；另一方面，ISM頻段無線收發電路收到空間中傳播的無線信號后，如某個無線收發器采集的溫度信息等，將信號解調發送給藍牙電路，藍牙電路再將信息轉換為藍牙特征值信號，通過藍牙協議棧發送到智能手機上，通過手機顯示屏顯示。

本設計可以在工業、農業、畜牧業領域的無線傳感器控制監測現場，快速方便地對安裝現場的無線收發器進行內部配置以及在無線收發器安裝完成后測試設備是否正常工作。

3 結 語

本文設計的電路只包括電源管理電路、藍牙電路、ISM無線收發電路，組成簡單，體積小，較之筆記本電腦和工業手持機攜帶更加方便；充分使用了現有的智能手機，較之工業手持機減少了顯示屏、按鍵等電路，節省功耗和軟硬件成本。對于工業、農業、畜牧業領域的無線傳感器調試、控制、監測具有一定的借鑒意義。