基於MCU和藍牙的智能傳感器的製作方法

2023-08-03 21:30:36 1

本實用新型涉及一種傳感器。更具體地說，本實用新型涉及一種基於MCU和藍牙的智能傳感器。

背景技術：

在傳統的傳感器技術中，數據的傳輸大多是以電信號(電壓、電流、電阻)形式傳輸的，需在現場敷設電纜；且一個傳感器信號最多、也只允許能供給2套設備共同使用，如果2套設備共同使用同一傳感器信號，還需處理好信號接地問題或隔離事宜。所以現場多存在電纜敷設較多，同一測點位置裝有多家相同功能的同類傳感器，造成測點冗餘，客戶維護麻煩等問題。且現在傳感器信號的輸出在一個系統中只能以單一的方式輸出，可選擇性較差。

技術實現要素：

本實用新型的一個目的是解決至少上述問題，並提供至少後面將說明的優點。

本實用新型還有一個目的是實現MCU模塊和藍牙模塊的有機結合，將傳感器監測到的信號通過無線通訊方式同時傳送到多個監測設備，免除電纜敷設的工作量。

為了實現根據本實用新型的這些目的和其它優點，提供了一種基於MCU和藍牙的智能傳感器，包括：

MCU模塊，其與地震檢波器的輸出信號端通訊連接，用以將所述地震檢波器的輸出信號轉化為電信號，所述MCU模塊上設置有第一信號輸出接口；

藍牙模塊，其通過USB數據線與所述MCU模塊通訊連接，所述藍牙模塊上設置有第二信號輸出接口；

其中，經所述MCU模塊處理後的電信號通過所述第一信號輸出接口和/或第二信號輸出接口選擇性輸出。

地震檢波器檢測到的振動信號經MCU模塊放大轉化為電信號後，既可以通過MCU模塊的第一信號輸出接口直接輸出，也可以通過USB數據線傳送至藍牙模塊後，從第二信號輸出接口最終以無線信號的形式輸出，或者經兩個輸出接口同時輸出，實現信號的可選擇性輸出，同時使得多個不同的信號採集單元能夠同時接收發射的信號，免除了電纜敷設的工作量，減少了佔用空間。

優選的是，所述的基於MCU和藍牙的智能傳感器中，所述藍牙模塊的第二信號輸出接口處外接有向外發送信號的天線。藍牙模塊接收的信號通過天線以無線通訊的方式輸出，便於多個信號採集單元同時接收。

優選的是，所述的基於MCU和藍牙的智能傳感器中，所述MCU模塊上設置有多個接口，所述USB數據線經任一個接口連接至所述藍牙模塊。接口的設置方便USB數據線的安裝固定。

優選的是，所述的基於MCU和藍牙的智能傳感器中，所述MCU模塊為STM32f405晶片。

優選的是，所述的基於MCU和藍牙的智能傳感器中，所述藍牙模塊為BC417143B藍牙晶片。

本實用新型至少包括以下有益效果：選擇合適的地震檢波器，將地震檢波器的輸出信號接入MCU模塊，地震檢波器檢測到的在設計頻率範圍內的振動信號經MCU模塊放大轉化為電信號後，既可以通過MCU模塊的第一信號輸出接口直接輸出，也可以通過USB數據線傳送至藍牙模塊後，從第二信號輸出接口最終以無線信號的形式輸出，或者經兩個輸出接口同時輸出，實現信號的可選擇性輸出，同時使得多個不同的信號採集單元能夠同時接收發射的信號，免除了電纜敷設的工作量，減少了佔用空間。

本實用新型的其它優點、目標和特徵將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本實用新型的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

附圖說明

圖1為本實用新型的基於MCU和藍牙的智能傳感器的內部結構示意圖；

圖2為本實用新型的MCU模塊的電路設計圖；

圖3為本實用新型的藍牙模塊的電路設計圖；

圖4為本實用新型的基於MCU和藍牙的智能傳感器的電路設計圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。

應當理解，本文所使用的諸如「具有」、「包含」以及「包括」術語並不排除一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

本實用新型中的MCU模塊為STM32f405，如圖2所示，STM32f405是基於32位高性能ARM Cortex-M4內核的MCU晶片，特性如下：MCU+FPU，210DMIPS，高達1MB快閃記憶體/192+4KB RAM，可設置3套SPI總線接口，USB OTG HS/FS，乙太網，17個TIM，3個ADC，15個通信外設接口和攝像頭。利用STM32f405強大的數字邏輯功能實現地震檢波器檢測到的振動信號的隔直放大、模數轉換、衝擊檢測、衝擊抑制、數字積分、數字低頻補償、帶通濾波和數模轉換功能。同時利用模擬驅動電路實現輸出信號放大環節。

本實用新型中的藍牙模塊為csr公司的BlueCoreTM4-External系列BC417143B藍牙晶片，如圖3所示，BlueCoreTM4-External是一個單晶片無線傳輸及基帶的藍牙2.4GHz系統IC晶片，其包括可達到3Mbps的增強數據傳輸速率(EDR)功能。特性如下：全品質的藍牙v2.0+EDR功能；增強數據率(EDR功能)符合V2.0.E.2對於2Mbps和3Mbps調製模式的規範；完整的微微網支持下全速藍牙操作；分散網支持；1.8V核心,1.8至3.6V的I/O；低電源1.8v操作；8x8mm96-球TFBGA封裝和6×6mm96-球VFBGA封裝可選；最小的外部組件；集成1.8V調節器；USB和雙UART接口；支持802.11共存；支持8Mbit外部快閃記憶體；RoHS兼容。

BC417143B具備8Mbit的外部快閃記憶體接口，當使用CSR藍牙軟體堆疊技術時，它可為數據及音頻通訊提供一個與V2.0規範完全兼容的藍牙系統。

BC417143B可應用於：PCs(個人通訊業務)、PDAs(個人數碼、電子記事簿)、計算機配件(壓縮快閃記憶體卡，移動存儲卡PCMCIA Cards，SD卡及USB軟體狗)、無線集線器端和數位相機等領域。

BlueCoreTM4-External降低了設計外圍所需元器件數量以確保產品成本最低化設計，設備包含將自校準和內建自測試程序融合到簡化開發、設備認證和產品測試工作之中。

全部硬體和設備固件充分符合藍牙V2.0+EDR規格(所有強制性的和可選的功能)，為了提升藍牙和802.11b/g同地協作系統更大範圍共存特點能夠包含兩種硬信號：基本活動信號和Intel WCS活動和通道信號。

如圖4所示，藍牙模塊的數據傳輸主要通過USB接口，STM32F405內部設有2路USB接口，我們利用PA11、PA12(pin44、45)實現與藍牙晶片BC417143(USB_DP、USB_DN)系統的通訊功能。STM32F405的SPI2可實現高達21Mbit/s的通訊速率，其功能通過pin33、34、35、36管腳實現，pin33、34、35、36管腳是多功能復用管腳，可實現微處理器的SPI(串行外設接口)、I2S(集成電路內置音頻總線)、I2C(兩線式串行總線)和USART(通用同步異步收發器)。

如圖1所示，本實用新型提供一種基於MCU和藍牙的智能傳感器，包括：

MCU模塊，其與地震檢波器的輸出信號端通訊連接。MCU模塊內設有依次信號連接的模數轉化器、衝擊信號檢測環節、衝擊信號抑制環節、數字積分環節、數字低頻補償環節、數字帶通濾波環節和數模轉化器。地震檢波器將檢測到的振動信號經隔直放大環節放大後，輸入MCU模塊，在設計頻率範圍內的振動信號將被正確放大轉換為恰當的電壓/電流信號輸出，可以通過MCU模塊上設置的第一信號輸出接口直接輸出。藍牙模塊，其通過USB數據線與所述MCU模塊通訊連接，所述藍牙模塊上設置有第二信號輸出接口，電壓/電流信號經USB數據線傳送至藍牙模塊，可以通過模塊上設置的第二信號輸出接口輸出。電壓/電流信號也可以經第一信號輸出接口和第二信號輸出接口同時輸出，輸出方式根據實際需要選擇，提高了可選性。藍牙模塊中還包括電源管理，用以給各個部件提供電能。

所述的基於MCU和藍牙的智能傳感器中，所述藍牙模塊的第二信號輸出接口處外接有向外發送信號的天線。天線為藍牙模塊提供了50Ω的射頻終端，天線用於向多個信號採集單元發送無線信號。

所述的基於MCU和藍牙的智能傳感器中，所述MCU模塊上設置有多個接口，所述USB數據線經任一個接口連接至所述藍牙模塊。

儘管本實用新型的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本實用新型的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本實用新型並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。