一种蓝牙转ISM频段的无线收发设备设计

张 婧

（中国电子科技集团第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

0 引 言

目前ISM频段无线收发器在工业、农业、畜牧业的控制监测中被广泛使用[1-5]。由于工业、农业、畜牧业现场环境千差万别，无线收发器的安装根据使用环境的变化而变化，故而需要安装人员在安装现场对其进行内部配置，并在无线收发器安装完成后测试其是否正常工作。鉴于蓝牙在各领域的广泛应用[6-10]，本文提出一种携带方便、软硬件成本更小的蓝牙转ISM频段无线收发器设计方案，用于现场调试、控制、监测。

1 现有配置方案

目前供安装人员在安装现场对无线收发器进行内部配置以及无线收发器安装完成后测试是否正常工作的方法有如下两种：

（1）将无线收发设备与笔记本电脑通过RS 232或者485串口连接，将无线收发设备监听到的信息转换为RS 232或者485信号传递给笔记本电脑，通过电脑显示屏显示或者笔记本电脑将配置信息通过RS 232或者485信号发送给无线收发设备，再转换为无线信号发送给配置目标。这种方法需要使用笔记本电脑，但其体积大，携带不方便。

（2）额外开发制作手持机，手持机通过无线发送配置信号到无线收发器模块或者监听目标无线收发器发送的信息。手持机体积比笔记本电脑小，携带相对方便，但是手持机需要集成无线收发器电路、显示屏输出电路、按键输入电路、电池电源管理电路、单片机控制电路等，软硬件成本大。

2 解决方案

为了克服现有技术的不足，本文试图提供一种设备能够在工业、农业、畜牧业的无线传感器控制监测现场快速方便地对无线收发器进行内部配置以及在无线收发器安装完成后测试设备是否正常工作，并且具有携带方便、软硬件成本小的特点。

本文所采用的技术方案是：设计一种蓝牙转ISM频段的无线收发设备，包括电源管理电路、蓝牙电路、ISM无线收发电路，其中电源管理电路分别与蓝牙电路和ISM无线收发电路相连接，蓝牙电路与ISM无线收发电路相连接。该蓝牙转ISM频段的无线收发设备与智能手机蓝牙建立连接后，智能手机通过蓝牙通信协议发送配置信息到蓝牙转ISM频段的无线收发电路；该电路再将收到的蓝牙信号转换为ISM频段无线信号，发送给目标无线收发器；另外还会将监听到的目标无线收发器的工作采集状态信息通过蓝牙转ISM频段的无线收发设备转换为蓝牙通信协议信号，显示在智能手机界面上。

2.1 具体实施方案

图1为本发明的总体结构，包括电源管理电路、蓝牙电路、ISM无线收发电路。电源管理电路分别与蓝牙电路和ISM无线收发电路相连接，蓝牙电路与ISM无线收发电路相连接。

图1 总体结构

图2为本发明的电源管理电路。U1为电源转换芯片XC6206332，U1的1脚与地相连接，U1的3脚通过电容C11与地连接，同时接D1的负极。D1的正极与锂电池组正极相连接，锂电池组负极与地相连接。U1的2脚通过C12与地相连接，同时作为3.3 V的电压输出端，分别与蓝牙电路和ISM无线收发电路相连接。

图2 电源管理电路

图3为本发明的蓝牙电路。U2为蓝牙芯片NRF51822。U2的1脚和12脚与电源管理电路的3.3 V电压输出端相连接，同时通过C10和C13与地相连接。U2的2脚通过L4、L5后与35、36脚相连接，同时通过C8、C14与地相连接。U2的6、7、8、9、10、11脚与ISM无线收发电路相连接。U2的13、33、34脚与地相连接，39脚通过C9与地相连接。U2的37、38脚与晶振X1的两个脚相连接后分别通过C1、C2与地相连接。U2的29脚通过C7与地相连接。U2的30脚通过C3与地相连接，31脚通过L2与30脚相连接，32脚通过L1与31脚相连接，同时通过C5、L3与RF1天线相连接。C5、L3分别通过C4、C6与地相连接。

图3 蓝牙电路

图4为本发明的ISM无线收发电路。U3为ISM无线收发芯片SI4432。U3的1脚和12脚相连接后与电源管理电路的3.3 V电压输出端相连接，同时通过C1、C2、C3、C4、C5与地相连接。U3的10脚通过C6、C7与地相连接。U3的21脚直接与地相连接。U3的18、19脚分别与晶振X2的3、1脚相连接，X2的2、4脚与地相连接。U3的8、9脚分别与U4的6、4脚相连接。U3的13、14、15、16脚与蓝牙电路相连接。U3的17脚与蓝牙电路连接后通过R6与电源管理电路的3.3 V电压输出端相连接。U3的20脚与蓝牙电路连接后通过R5与地相连接。U3的2脚通过L1、R0与电源管理电路的3.3 V电压输出端相连接，同时与C0连接。C0与Lharm、Charm、L0相连接，Lharm与Charm连接后通过Rharm与地相连接。L0通过C_M与地相连接，同时与L_M连接。L_M通过CC1与U4的3脚连接。U3的3脚通过C8与U4的1脚连接。U3的4脚通过L6与3脚连接，同时通过C9与地相连接。U4的2脚与地连接，5脚通过CC2、L_M2与天线接口J1连接。CC2、L_M2分别通过C_M2、C_M3与地相连接。

图4 ISM无线收发电路

2.2 实现效果

本设计的蓝牙电路通过天线RF1发送广播信号后与智能手机蓝牙建立连接，蓝牙电路收到智能手机发送的配置信息后，将信息内容发送给ISM频段无线收发电路，ISM频段无线收发电路再将信息调制为无线信号发送出去，待配置的无线收发器收到该无线信号后进行相应的配置；另一方面，ISM频段无线收发电路收到空间中传播的无线信号后，如某个无线收发器采集的温度信息等，将信号解调发送给蓝牙电路，蓝牙电路再将信息转换为蓝牙特征值信号，通过蓝牙协议栈发送到智能手机上，通过手机显示屏显示。

本设计可以在工业、农业、畜牧业领域的无线传感器控制监测现场，快速方便地对安装现场的无线收发器进行内部配置以及在无线收发器安装完成后测试设备是否正常工作。

3 结 语

本文设计的电路只包括电源管理电路、蓝牙电路、ISM无线收发电路，组成简单，体积小，较之笔记本电脑和工业手持机携带更加方便；充分使用了现有的智能手机，较之工业手持机减少了显示屏、按键等电路，节省功耗和软硬件成本。对于工业、农业、畜牧业领域的无线传感器调试、控制、监测具有一定的借鉴意义。