基于蓝牙技术的即插即用传感器

（2） 供电单元

对于同样的惠斯登电桥，供电方式不同，测量效果不一样。经过比较，恒压源供电与温度引起的阻值变化有关；而恒流源供电，输出电压只与桥臂上由压力引起的变化量以及恒流源的大小和精度有关，与温度无关。因此采用了与传感器匹配的2 mA的恒流源供电，以达到灵敏度温漂最小；但是采用恒流源对电桥供电时，会带来输出的共模信号过大的问题。过高的共模电压很可能导致放大电路中的运放无法正常工作，为此在恒流源电路中加入了抑制共模电压的电位器VR2，如图6所示。实践证明，改进后的恒流源电路电流输出稳定，并能很简便地对传感器的共模输出进行调节，使系统工作正常。

（3） 信号调理单元

信号调理单元主要实现信号的采集和处理，其功能除了去除噪声和干扰外，更为重要的一点是：为了能实现传感器的即插即用，调理电路中的参数应能自动配置。在本系统中，通过多个非易失调节电位器DS1804，实现对调理电路的程序化控制，如调节放大倍数。控制恒流源输出等。NV校准电位器DS1804是单路、非易失性、100级数字电位器。抽头位置通过3个控制引脚调整:CS、INC和U/D。根据需要，还可以通过串行接口，将抽头位置存储到EEPROM中。

在硬件连接中，把所有数字电位器的INC和U/D分别连到DSP的PB4和PB5上，而把它们的选通信号CS接到其他几个GPIO口上，通过CS的状态，决定当前所要操纵的数字电位器。

（4） 信号采集单元

放大电路输出是传感器测得的压力信号,为模拟信号，需要进行模/数转换，再输入DSP进行处理。根据传感器本身的精度，考虑到实时性等因素，最终选择了Maxim公司的MAX1065模数转换器。对A/D转换进行控制和数据采集的主要过程有：启动转换、转换结束和数据读取。

MAX1065 的硬件连接情况如图7所示。在REF、REFADJ 两个引脚与地之间，分别串入1个1 μF 和1个0.1 μF 的电容，就可以使用MAX1065 内部提供的4.096 V参考电压对模拟信号进行转换，不需要再外接参考电压源，简化了电路的设计，降低了成本。

（5）前端电路与DSP 的连接设计

DSP 作为整个系统的核心，要对来自各个方面的信息作最终的判断和控制，因此接收信号和发出判断都需要经过它的接口。主要使用的接口有：外部存储器接口（PORT A）、串行接口（SCI）和通用输入输出接口(GPIO)。

外部存储器接口是DSP 的特点之一。它可以方便地访问DSP的各个外设，扩展内存映射I/O口；通过PORT A 的地址分配器可以指定外设的地址单元；通过访问该地址空间，实现对外设的数据读取和控制。

通过DSP的串行接口（SCI）实现蓝牙模块和DSP的连接。根据DSP接口的情况，选择蓝牙模块的RS232连接方式。需要把DSP的串行接口SCI设置为符合RS232串口的数据传输方式。

DSP56311提供了34个双向信号口，可以作为GPIO（GeneralPurpose Input/Output）信号配置或者作为外围器件的专用信号。DSP5631 1 没有提供专门的GPIO 信号，复位后为缺省状态。上述34 个信号即为GPIO。在前端电路中，需要与DSP的GPIO口相连的器件主要有1Wire 存储器DS2430A、A/D 芯片MAX1065以及几个数字电位器DS1804。

3 系统的软件设计

基于硬件结构的设计搭建起来的测试系统，需要通过DSP 的软件算法和上位机的软件设计来实现。DSP 的软件算法需要实现以下几个功能：读取标准化传感器电子数据表（TEDS），控制并调整各个数字电位器，传感器信号的采集和计算，对蓝牙模块的接口控制设计。上位机软件的设计是为了达到对主蓝牙单元的控制以及显示最终测量结果，软件流程如图8所示。

                                   

在系统中，DS2430A 的主要作用是向微处理器提供储存在其内部的TEDS。要实现与DS2430A 的通信，核心是掌握好1Wire 器件信号收发时序的问题。为了保证数据的完整性，DS2430A 对通信协议有很严格的要求。DS2430A 的通信协议主要包括四种信号类型：初始化信号（包括1个复位脉冲和1个应答脉冲），写0，写1，读数据。这些信号中，除了应答脉冲以外，都是由总线控制单元发出的。

初始化信号：在一个复位脉冲后传来的一个应答脉冲，表示DS2430A 已经准备好接收ROM 命令了。DSP 首先发出(TX)一个复位脉冲，然后释放总线，转为接收(RX)状态。1Wire 总线通过上拉电阻被拉高至高电平状态。DS2430A检测到数据引脚的上升沿后，等待tPDH后，发出应答脉冲。

读写信号：所有的读写时序都是由DSP 拉低数据线开始的。数据线的下降沿会触发DS2430A 内部的一个延时电路，使它与DSP 同步。在写时序中，延时电路将决定DS2430A 何时对数据线进行采样。对于读时序，如果将要传送的数据是“0”，延时电路将决定DS2430A 把已经被DSP 置高数据线拉低的时间长短；如果将要传送的数据是“1”，DS2430A 将在读时序内不改变数据线的状态。