藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)在工程中的應(yīng)用
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摘要：針對(duì)目前手工抄寫記錄全站儀野外測(cè)繪數(shù)據(jù)以及有線傳輸方式存在的問(wèn)題和局限性，把單片機(jī)及藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用于全站儀野外測(cè)繪數(shù)據(jù)的無(wú)線遠(yuǎn)傳與控制裝置中，實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪數(shù)據(jù)與PDA間的無(wú)線傳輸與存儲(chǔ)，實(shí)驗(yàn)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(lán)牙；無(wú)線傳輸；串口通信
利用全站儀進(jìn)行野外測(cè)繪[1]時(shí)，由人手工抄寫記錄測(cè)繪數(shù)據(jù)，或采用USB數(shù)據(jù)線與PDA（掌上電腦）連接進(jìn)行測(cè)繪數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)。手工抄寫記錄測(cè)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(shí)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(dòng)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(wú)法正常傳輸與記錄；同時(shí)，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(jī)及藍(lán)牙技術(shù)[2]應(yīng)用于全站儀野外測(cè)繪數(shù)據(jù)的無(wú)線遠(yuǎn)傳與控制裝置中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與PDA間的無(wú)線傳輸與存儲(chǔ)，解放了有線傳輸對(duì)人的羈絆，拓展了人的活動(dòng)范圍，使野外操作更加方便靈活，也無(wú)接觸不良和丟失數(shù)據(jù)等問(wèn)題的發(fā)生。
1裝置結(jié)構(gòu)及原理
該裝置為對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在測(cè)繪時(shí)無(wú)須區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)接收端與發(fā)送端，方便使用。實(shí)際測(cè)繪時(shí)，只需在接收端使用一臺(tái)PDA，PDA發(fā)送指令控制數(shù)據(jù)收發(fā)并存儲(chǔ)。圖1為結(jié)構(gòu)原理圖。由無(wú)線模塊SM51（內(nèi)核含單片機(jī)）遠(yuǎn)傳來(lái)的野外勘測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)RS232串口發(fā)送到藍(lán)牙模塊，再由藍(lán)牙無(wú)線傳送到PDA存儲(chǔ)處理。該裝置有1200b/s，2400b/s，4800b/s，9600b/s四種通信速率。野外多機(jī)同地同時(shí)工作時(shí)，可選用不同通信波特率，避免相互串?dāng)?shù)等干擾。裝置設(shè)計(jì)保留了原RS232串口，可通過(guò)232串口對(duì)SM51或藍(lán)牙進(jìn)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(xí)慣于用有線方式傳輸記錄測(cè)繪數(shù)據(jù)的操作人員使用[3-4]。第98頁(yè)圖2為RS232串口轉(zhuǎn)藍(lán)牙無(wú)線串口的電路設(shè)計(jì)圖。藍(lán)牙模塊用3V直流供電，與SM51供電電壓一致[2，5]。設(shè)有3個(gè)指示燈，整個(gè)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(lán)牙正常工作，但未與其他藍(lán)牙設(shè)備建立連接；若該裝置已與其他藍(lán)牙設(shè)備（如PDA）建立了連接，則Green1熄滅，Green2每1s閃爍一次，同時(shí)Yellow（黃燈）點(diǎn)亮，系統(tǒng)正常工作，此時(shí)可進(jìn)行測(cè)繪操作。
2裝置傳輸距離、傳輸質(zhì)量和繞障礙物能力測(cè)試
首先需進(jìn)行參數(shù)配置，保證SM51模塊、藍(lán)牙、通信串口三者的通信參數(shù)匹配，否則數(shù)據(jù)無(wú)法傳輸[6-7]。將整個(gè)系統(tǒng)按圖1連接，用筆記本電腦代替圖1中的PAD，通過(guò)串口調(diào)試工具對(duì)裝置進(jìn)行傳輸距離、傳輸質(zhì)量和繞障礙物等能力測(cè)試。通信測(cè)試距離為500m，數(shù)據(jù)無(wú)誤碼；當(dāng)距離增大到800m后，裝置移動(dòng)的過(guò)程中出現(xiàn)少許誤碼，但待裝置靜止后，通信又恢復(fù)正常無(wú)誤碼，測(cè)試記錄數(shù)據(jù)見(jiàn)圖3-a。同時(shí)又進(jìn)行了繞障礙物測(cè)試，測(cè)試記錄數(shù)據(jù)見(jiàn)圖3-b?？芍谘b置靜止時(shí)，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(jī)及藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用于全站儀野外測(cè)數(shù)據(jù)的無(wú)線遠(yuǎn)傳與控制裝置中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與PDA間的無(wú)線傳輸與存儲(chǔ)，無(wú)有線傳輸方式對(duì)人的羈絆，野外使用更加方便靈活。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，誤碼率為0%的通信距離大于500m，滿足全站儀測(cè)繪距離大于300m的要求；無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸繞障礙能力強(qiáng)，在野外測(cè)繪傳數(shù)時(shí)，保證測(cè)繪點(diǎn)間有人、車輛等障礙物穿行時(shí)，誤碼率為0%。該裝置無(wú)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(gè)或多個(gè)同種裝置，在它們之間匹配地配置通信參數(shù)，即可配對(duì)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(jī)大小，方便攜帶，適合野外測(cè)繪使用。
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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(xué)院物理與電子工程學(xué)院