单片机和蓝牙模块无线传输的数据采集系统
MPU6050数据采集传输与可视化
MPU6050数据采集传输与可视化最近在研究体感游戏，到目前为止实现了基于51单片机的MPU6050数据采集、利用蓝牙模块将数据传输到上位机，并利用C#自制串口数据高速采集软件，并且将数据通过自制的折线图绘制模块可视化地展示出来等功能。
本文将主要对实现这意见单系统中遇到的问题做一个小结——其中包括：1、基于51的MPU6050模块通信简介（入门级）2、陀螺仪数据采集与传输及帧格式介绍（小技巧）3、基于C#的串口接收函数（C#基本知识）4、多线程数据池解决高速串口实时性问题（难点）5、折线图可视化模块（程序员基本功）关键词：MPU6050 蓝牙C#串口多线程高速串口折线图绘制1、基于51的MPU6050模块通信简介（入门级）因为是入门级，就先最简单的介绍如何利用51从MPU6050中读取数据吧（对于想知道卡尔曼滤波、俯角仰角、距离测量、摔倒检测、记步等算法的可能要在接下来介绍）。
既然要和MPU6050通信，那么必不可少的是阅读芯片手册，如果您觉得亲自去看又长又多而且都是英文的手册很费时，不仿看看我找的简要版：MPU-60X0是全球首例9轴运动处理器。
它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速计，以及1个可扩展的数字运动处理器DMP(Digital Motion Processor)，可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。
扩展之后就可以通过其I2C或SPI接口输出一个9轴的信号。
MPU-60X0也可以通过其I2C接口连接非惯性的数字传感器，比如压力传感器。
MPU-60X0对陀螺仪和加速计分别用了三个16位的ADC，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。
为了精确跟踪快速和慢速运动，传感器的测量范围是可控的，陀螺仪可测范围为±250，±500，±1000，±2000°/秒(dps)，加速计可测范围为±2，±4，±8，±16g(重力加速度)。
hc05工作原理
hc05工作原理HC-05是一款基于蓝牙技术的串口模块，可以实现串口与蓝牙的转换，从而实现通过蓝牙进行无线通信的功能。
本文将介绍HC-05的工作原理和应用场景。
HC-05的工作原理HC-05的核心芯片是蓝牙芯片，它可以将串行数据转换成蓝牙数据进行传输，同时也可以将蓝牙数据转换成串行数据进行通信。
HC-05模块通过接收和发送AT指令来控制蓝牙的连接和数据传输。
具体来说，HC-05模块可以通过AT指令设置模块的名称、PIN码、波特率等参数，并且可以通过AT指令查询模块的状态和版本信息。
HC-05模块的工作模式分为主模式和从模式。
在主模式下，HC-05模块可以主动连接其他蓝牙设备，并且可以同时连接多个从设备。
在从模式下，HC-05模块只能被其他设备连接，一般用于与手机或电脑进行数据传输。
HC-05模块还支持透传模式，可以将串口数据直接透传到蓝牙设备上，从而实现无线串口传输的功能。
HC-05的应用场景HC-05模块广泛应用于各种无线控制和通信领域。
比如，可以将HC-05模块与单片机或传感器模块进行连接，实现远程控制或数据采集。
在智能家居领域，可以将HC-05模块与手机或电脑进行连接，实现无线控制灯光、窗帘、空调等家居设备。
在机器人领域，可以将HC-05模块作为机器人的控制模块，实现通过手机或电脑远程控制机器人的功能。
总结HC-05是一款非常实用的蓝牙串口模块，具有广泛的应用场景。
通过了解HC-05的工作原理和应用场景，可以更好地理解蓝牙技术的应用和发展趋势。
未来，随着蓝牙技术的不断发展和普及，HC-05模块将会在更多的领域得到应用，为人们的生活和工作带来更多的便利和创新。
基于单片机控制的蓝牙数据传输系统的设计
大学生研究训练计划项目（SRITP ）立项申报书项目名称：基于单片机控制的蓝牙数据传输系统的设计项目负责人：________________________________所在系、年级：_________________________填表时间：________________________学科类别：□文科匸理工科项目类别：□社科类社会调查报告及学术论文□自然科学类学术论文辽发明制作类作品教务处制参考文参考文献《单片机电路设计》 《单片机实验与实践》研究内容、研究目标以及拟解决的关键问题通过对蓝牙协议的研究，采用蓝牙模块与主控制器（单片机）相连 接的模式，向单片机写入AT 指令，通过UART 传输层控制蓝牙模块，该 方案主要完成以下几个指标：（1） 自动完成处在蓝牙网络中的蓝牙设备的连接。
该模式针对事先 配对好的两个不同地址，但硬件完全相同的蓝牙 -单片机设备。
一旦该 配对设备进入到可通信距离，可通过事先写进单片机的程序，由单片机 控制蓝牙模块，完成配对设备的自动连接。
（2） 在单片机上加载外挂FLASH 可将欲传文件或者数据通过单片 机下载存储在FLASH 当中，当蓝牙设备连接后进行自动传输，不重复发 送。
（3） 可搜索在可通信范围内所有同型设备或者其他具备蓝牙功能的 通信设备。
搜索模式可分为自动搜索和手动搜索。
搜索结果以“设备地 址+设备类型+信号强度”方式显示，搜索后，可选择具体设备进行连接、 通信。
（4）可实现两种接收方式：一种是蓝牙设备与PC 机等智能终端相连， 由智能终端完成接收数据的工作；另一种模式是蓝牙设备无需连接任何 终端或接收机，直接将接收到的数据保存在外设 FLASHY 中，这种模式 省去了接收终端部分，使设备简洁，便携，可在任意时刻无需通知和触 发任何按键，完成自动接收。
系统由两部分构成：一部分是嵌入了蓝牙HCI 协议的蓝牙模块，另一部分是由单片机加载 FLASH S 片的控制/存储模块。
单片机和蓝牙模块无线传输地大数据的采集系统
1．引言蓝牙技术是近年来发展迅速的短距离无线通信技术，可以用来替代数字设备间短距离的有线电缆连接。
利用蓝牙技术构建数据采集无线传输模块，与传统的电线或红外方式传输测控数据相比，在测控领域应用篮牙技术的优点主要有[1][2][3]：1.采集测控现场数据遇到大量的电磁干扰，而蓝牙系统因采用了跳频扩频技术，故可以有效地提高数据传输的安全性和抗干扰能力。
2.无须铺设线缆，降低了环境改造成本，方便了数据采集人员的工作。
3.可以从各个角度进行测控数据的传输，可以实现多个测控仪器设备间的连网，便于进行集中监测与控制。
2．系统结构原理本课题以单片机和蓝牙模块ROK 101 008为主，设计了基于蓝牙无线传输的数据采集系统，整个装置由前端数据采集、传送部分以及末端的数据接受部分组成（如PC机）。
前端数据采集部分由位于现场的传感器、信号放大电路、A/D 转换器、单片机、存储器、串口通信等构成,传送部分主要利用自带微带天线的蓝牙模块进行数据的无线传输；末端通过蓝牙模块、串口通信传输将数据送到上位PC机进一步处理。
整个系统结构框架图如图1所示。
AT89C51单片机作为下位机主机，传感器获得的信号经过放大后送入12位A/D转换器AD574A进行A/D 转换，然后将转换后的数据存储到RAM芯片6264中。
下位机可以主动地或者在接收上位机通过蓝牙模块发送的传送数据指令后，将6264中存储的数据按照HCI-RS232传输协议进行数据定义，通过MAX3232进行电平转换后送至蓝牙模块，由篮牙模块将数据传送到空间，同时上位机的蓝牙模块对此数据进行接收,再通过MAX3232电平转换后传送至PC 机，从而完成蓝牙无线数据的交换。
图1. 基于蓝牙无线传输的数据采集系统结构框架图3．数据采集系统的下位机电路设计[4]信号放大电路主要采用高共模抑制比放大电路，它由三个集成运算放大器组成，本课题选用的集成运算放大器TL082具有高精度、低漂移的特性。
基于51单片机蓝牙控制
基于51单片机蓝牙控制引言蓝牙技术在现代电子设备中得到广泛应用。
它提供了一个简单且低成本的无线通信解决方案，使得设备之间可以方便地进行数据传输和控制。
在嵌入式系统中，使用蓝牙技术可以实现对设备的远程控制，为用户带来更方便的体验。
本文将介绍基于51单片机的蓝牙控制方法及其实现。
一、51单片机简介51单片机是一种常见的基于Intel 8051架构的单片机。
它具有低功耗、高性能和可靠性等特点，广泛应用于各种嵌入式系统中。
51单片机具有丰富的外设接口和强大的计算能力，非常适合用于蓝牙控制的应用。
二、蓝牙技术概述蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，采用2.4GHz频段进行通信。
它支持点对点和广播通信方式，并可以同时与多个设备建立连接。
蓝牙技术具有低功耗、简单连接和高速传输等优点，非常适合用于智能家居、智能穿戴设备等应用场景。
三、蓝牙模块选择选择合适的蓝牙模块对于基于51单片机的蓝牙控制至关重要。
目前市面上有很多种蓝牙模块可供选择，如HC-05、HC-06等。
在选择蓝牙模块时，需要考虑功耗、通信距离、接口类型等因素，并结合实际应用需求进行选择。
四、系统设计本系统设计基于51单片机和HC-05蓝牙模块实现蓝牙控制。
系统的主要硬件组成包括：51单片机、HC-05蓝牙模块、LED灯等。
软件方面，需要进行蓝牙通信协议的设计和单片机程序的编写。
4.1 硬件设计首先，将HC-05蓝牙模块与51单片机进行连接。
一般情况下，HC-05模块的VCC接口连接到单片机的正电源，GND接口连接到单片机的地线，TXD接口连接到单片机的RXD口，而RXD接口连接到单片机的TXD口。
接下来，将LED灯与单片机进行连接。
将LED的正极连接到单片机的I/O口，将LED的负极连接到地线。
这样，单片机控制LED的亮灭就可以通过改变相应的I/O口电平实现。
4.2 软件设计首先，在51单片机上编写蓝牙通信协议的实现代码。
蓝牙通信协议一般包括建立连接、数据传输和断开连接三个过程。
多级蓝牙无线数据采集传输系统
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图 ５ 数据装订模块电路 图
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表 ３ 二、 三级弹丸初 速蓝 牙数 据装 订测试 表
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图 ２ 蓝牙模块组 网方式 ２
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图 ３ 系 统 总 体 框 图
级蓝牙 分别 由弹 体 内部 接 口电路 供 电 （ ． ３３ Ｖ） Ｂ Ｍ ５４ １ Ｂ Ｍ００ Ｃ Ｐ模 块 通 过 扩 。 Ｔ ４ ０ Ｃ Ｈ、 Ｔ ６４ ２ 展Ｉ Ｏ口实现参数设置模式和数据通信模式 ， ２ ９ 脚 ＰＯ Ｉ６为 高 电平 时是参 数设 置模 式 ， 为低 电平 时是数据通信模式 。 Ｊ
另外 ， 块 外 部 连 接 ３个 指 示 灯 ， 别 为 模 分 ３ 连 接指 示 灯 ，４脚 电源 指 示 灯 ，Ｏ脚状 态 ５脚 ３ ３ 指示 灯 。连 接指示 灯 在主从 设备 未连 接 时呈 闪
烁 状 态 ， 立 连 接 之 后 为 低 电平 。状态 指 示 灯 建
牙为 １ ０ｍ蓝牙模块。上位机通过 串 口发送 编 写 好 的俯仰 角 、 偏航 角 、 滚转 角 等初 始参 数 给地
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表 ２ 二、 三级初始参数蓝牙数据装订 测试 表
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图７ 二、 三级蓝牙传送 的俯仰 角
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基于STM32的无线蓝牙传输设计
基于STM32的无线蓝牙传输设计作者：张凯来源：《物联网技术》2020年第03期摘要：項目以STM32单片机为基础，设计了一套无线传输系统。
系统选用STM32F1系列单片机作为平台，利用其丰富的内部资源及外部设备，通过ST-Link仿真器进行在线调试，设计并开发应用功能，最终以HC-05蓝牙传输方式实现无线通信。
实验表明，基于STM32的无线通信系统准确度高、延时小、操作方便，能够满足多种电子设备的无线功能需求。
关键词：无线传输;单片机;蓝牙;传感器;C语言;ST-Link中图分类号：TP393;TM910 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）03-00-020 引言STM32F1系列单片机具有丰富的内部资源及外部设备，综合考虑性价比等因素，设计了一套基于STM32单片机的无线传输系统。
1 项目设计系统整体结构如图1所示。
项目设计围绕单片机展开，两个单片机分别连接无线发射器与接收器，当发射器发送信号时，接收器可在第一时间捕获信号并交由下位机处理，在红外探头检测到信号的同时，使用者也可通过按键中断的形式控制发射器发送信号。
经HC-05蓝牙传输模块将信息传输到单片机，通过STM32将信息显示在触摸屏上。
2 热释电传感器的电路分析及设计2.1 单片机STM32是系统的核心，设计中应首先保障单片机的正常工作，再考虑系统功能的实现。
STM32由电源、接地、复位以及时钟电路等组成，复位及时钟电路如图2所示。
单片机说明：（1）接地端和电源端为STM32提供5 V工作电压;（2）复位电路：在STM32F1系列单片机中，有软复位、按键复位及存储复位三种方式，本次设计采用按键复位方式;（3）时钟电路：STM32F1系列单片机包含五个时钟信号，本设计中，信号采集采用外部高速时钟信号。
2.2 红外热释电传感器指示灯模块红外热释电传感器将检测到的信号转换为电信号后传输到单片机中的P1.3口。
3个不同的信号灯分别由P2.0～P2.2控制。
基于蓝牙的无线温度采集系统设计【毕业作品】
BI YE SHE JI（20 届）基于蓝牙的无线温度采集系统设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要:本课题设计的是一套无线温度数据采集系统，主要用于对环境温度的采集与监控。
系统采用基于无线网络的设计思想和温度采集技术。
无线传输可让远程布线所带来的施工麻烦减少，成本大的劣势。
本设计用单片机AT89C51为主的硬件，设计了包括检测温度，温度显示，系统控制，串口通信等外围电路。
单片机AT89C51作为主单片机完成测量和控制以及与通信单片机的数据通信、无线收发控制等功能。
无线温度数据采集系统是利用下位机设置温度上下限和实时温度的采集，并将结果传输到上位机，以达到对温度的比较、控制。
关键词： AT89C51 温度采集蓝牙模块 DHT11温湿度传感器指导老师签名：Based on the bluetooth wireless temperature acquisition Abstract:This paper introduces a kind of wireless monitoring system which is used to control temperature condition. The system adopts wireless network and temperature collect technique. The wireless communication can avoid the shortcoming of remote wire transmission, such as large wastage, high cost etc. This design uses AT89C51，The monolithic integrated circuit is the main hardware，In order to realize design goal this design including temperature gathering，the temperature demonstrated that，the systems control，strung together periphery electric circuit and so on mouth correspondence.The main MCU (AT89C51) takes charge of measurement，control and communication with the communication MCU. The communication MCU (AT89C51) is used to control receiving and sending data in the wireless communication. The system wireless temperature control system is uses in the lower position machine establishment temperature the lower limit，with real-time temperature gathering，transmits to on position machine，by achieves to the temperature comparison，the control.Keywords: AT89C51 Temperature gathering Bluetooth Module DHT11 Temperature Humidity SensorSignature of Supervisor：目录1 绪论2 方案论证2.1温度采集方案 (2)2.2无线数据传送方案 (2)2.3显示界面方案 (2)3 系统总体设计3.1系统总体分析 (4)3.2设计原理 (5)4、各个元器件及芯片简介4.1 AT89C51单片机介绍 (7)4.2 DHT11温度传感器简介 (8)4.3 蓝牙模块介绍 (10)4.4蓝牙串口通信助手 (12)4.5 1602液晶显示屏介绍 (14)5、各部分电路设计5.1 电源电路 (15)5.2 复位电路 (15)5.3 串口电路 (16)5.4 显示电路 (17)5.5 系统整体电路图 (18)6程序分析与设计7、制作与调试7.1 硬件调试方法 (20)7.2 软件调试方法 (20)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录1：硬件总图 (25)附录2:温度采集部分编程 (26)1、绪论现代工业和农业的生产，对数据采集的传输大部分是有线的，因为有线传输的距离、速率和抗干扰能力都比无线好；但对那些很偏的或不方变搞线缆的地方进行温度检测时，采用无线就要优于有线了对于这个功能，设计无线数据采集与监控系统的无线传输。
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单片机和蓝牙模块无线传输的数据采集系统
1．引言
蓝牙技术是近年来发展迅速的短距离无线通信技术，可以用来替代数字设备间短距离的有线电缆连接。
利用蓝牙技术构建数据采集无线传输模块，与传统的电线或红外方式传输测控数据相比，在测控领域应用篮牙技术的优点主要有[1][2][3]：
1.采集测控现场数据遇到大量的电磁干扰，而蓝牙系统因采用了跳频扩频技术，故可以有效地提高数据传输的安全性和抗干扰能力。
2.无须铺设线缆，降低了环境改造成本，方便了数据采集人员的工作。
3.可以从各个角度进行测控数据的传输，可以实现多个测控仪器设备间的连网，便于进行集中监测与控制。
2．系统结构原理
本课题以单片机和蓝牙模块ROK 101 008为主，设计了基于蓝牙无线传输的数据采集系统，整个装置由前端数据采集、传送部分以及末端的数据接受部分组成（如PC机）。
前端数据采集部分由位于现场的传感器、信号放
大电路、A/D转换器、单片机、存储器、串口通信等构成,传送部分主要利用自带微带天线的蓝牙模块进行数据的无线传输；末端通过蓝牙模块、串口通信传输将数据送到上位PC机进一步处理。
整个系统结构框架图如图1所示。
AT89C51单片机作为下位机主机，传感器获得的信号经过放大后送入12位A/D转换器AD574A进行A/D 转换，然后将转换后的数据存储到RAM芯片6264中。
下位机可以主动地或者在接收上位机通过蓝牙模块发送的传送数据指令后，将6264中存储的数据按照HCI-RS232传输协议进行数据定义，
通过MAX3232进行电平转换后送至蓝牙模块，由篮牙模块将数据传送到空间，同时上位机的蓝牙模块对此数据进行接收,再通过MAX3232电平转换后传送至PC
机，从而完成蓝牙无线数据的交换。
图2.AT89C51与AD574及外扩数据存储器6264的接口示意图
蓝牙模块与AT89C51串口之间采用蓝牙模块提供的RS232传输层接口实现通信，需要外接电路实现电平转换，由于蓝牙模块需3.3V供电，因此这里选用MAX3232芯片作电平转换芯片。
另外，为了将5V输入电压转换为3.3V 电压，选用电源稳压芯片7301为蓝牙模块供电。
AT89C51通过MAX3232与蓝牙模块的接口示意图如图3所示。
图3.AT89C51通过MAX3232与蓝牙模块的接口示意图
4. 数据采集和蓝牙通信的软件实现
本课题的软件主要包括两部分：数据采集和蓝牙通信，采用汇编语言和C51混合编程。
为了保证数据采集的实时性，数据采集部分采用汇编语言编程，单片机采用定时采样，具体选择定时方式2，定时为100微秒，定时结束后，进行A/D转换，单片机采用查询的方式读取AD574A的转换结果，然后将转换后的数据存至外扩存储器6264中。
另外，串行口工作在方式1，波特率为9600bps。
蓝牙通信部分采用C51编程，主要实现利用主机控制器接口HCI层建立点对点的蓝牙异步无链接数据传输通道，当两个蓝牙模块链路建立成功后，就可以按照蓝牙规范规定的HCI数据分组格式收发数据。
两个蓝牙设备间进行数据通信是通过HCI分组实现的，HCI作为蓝牙软件协议堆栈中软硬件之间的接口，为上层提供了访问和控制蓝牙硬件的统一接口。
HCI是通过分组(Packet)的方式来进行信息交换的。
HCI分组
有三种类型:指令分组(Command Packet)、事件分组(Event Packet)和数据分组(Data Packet)。
主机与蓝牙模块用指令--应答方式进行通信，主机向主机控制器发送指令分组；主机控制器执行某一指令后，大多数情况下会返回给主机一个指令完成事件分组(Command Complete Event Packet)，该分组携带有指令完成的信息。
有些分组不会返回指令完成事件，而返回指令状态事件分组(Command Status Event Packet)用以说明主机发出的指令己经被主机控制器接收并开始处理。
如果指令分组的参数有误，返回的指令状态事件分组就会给出相应的错误代码；数据分组分为异步无连接(Asynchronous Connectionless, ACL)数据分组和同步面向连接(Synchronization Connection Oriented, SCO)数据分组两种。
在本课题中，仅涉及到数据通信，而没有涉及到语音通信，因此建立的是ACL链路。
单片机与蓝牙模块的软件接口，就是指单片机如何通过软件实现向蓝牙模块发送HCI指令，蓝牙模块又如何通过软件向单片机返回HCI事件
以及两者之间如何实现数据传输。
单片机和蓝牙模块间通信的过程是通过键入HCI指令，观察收到的HCI事件。
当两个蓝牙模块建立链路成功后，
就可以按照蓝牙规范规定的HCI数据包格式收发数据。
在通过蓝牙模块进行数据通信时，首先要进行蓝牙模块的初始化和HCI层流控设置。
典型的蓝牙模块间的ACL数据通信流程有6个步骤:蓝牙模块自身初始化Init Bluetooth( )、HCI流量控制设置Flow Set( )、查询Inquiry( )、建立连接Great Connection( )、进行数据通信Data_ Transmit(Data Length, HCI_ Number)和断开连接Disconnect() [5]。
初始化程序主要是单片机对蓝牙发送一系列命令分组。
单片机每向蓝牙发送一个HCI命令分组就要接收蓝牙返回的事件分组，判断命令执行的情况。
若返回事件分组不正确就要重新初始化蓝牙，直到完全正确。
蓝牙设备在初始化完成之后，通过Set_ Host_ Controller_ To_ Host_ Flow_ Control 指令打开主机控制器到主机的流量控制，并通过Host Buffer Size指令来对流量控制进行配置，包括数据分组的长度等。
此后，主设备查询周围的蓝牙设备，找到之后即可向其发出建立连接指令，建立ACL连接。
成功建立连接之后就可以进行数据通信。
通信完成后，主设备和从设备都可以发出断开连接的命令Disconnect。
在上述过程中，查询过程不一定存在，所以这只是一般的流程模型。
如果在任何一条指令分组发出后，返回错误的事件分组，则指令需重发直到正确为止[5]。
本课题中，下、上位机的蓝牙模块间进行数据传输的程序流程图分别如图4、5所示。
图4.点对点蓝牙系统主方程序流程图
图5.点对点蓝牙系统从方程序流程图
5．结论
随着数据采集技术的不断发展，将蓝牙技术与数据采集技术相结合构建出的数据采集蓝牙无线传输系统具有性能高、体积小、功耗低、抗干扰能力强、数据传输速度快、安装维护方便
适用于移动设备和便携设备等优点。
本课题所设计的数据采集蓝牙无线传输模块，有效的实现了对现场数据的采集和短距离内数据的无线传输，对于类似的数据采集系统的设计具有很好的借鉴意义。
本文作者创新点: 基于蓝牙技术的无线数据采集系统可以在短距离内用无线接口来代替有线连接，这对于需要采集大量数据的测控场合非常有用，在采集数据时，本系统就可以迅速地将所采集到的数据传送到附近的数据处理装置（例如PC、笔记本电脑）中，不仅避免了在现场铺设大量复杂连线以及对这些接线是否正确的检查与核对，而且不会发生因接线可能存在的错误而造成测控的失误。