0引言
傳統的農機監控系統中，一般采用點對點線纜傳輸方式，難以避免接線復雜、布線困難等問題。由于農機作業環境惡劣、光照強等因素影響，都會導致線纜的腐蝕、老化，從而降低系統的可靠性和抗干擾性。監控系統中有大量分散的傳感器設備，這些設備不僅要隨著作物的改變而進行調整，同時錯綜復雜的線纜也需要重新安裝[3],工作量較大，因此考慮應用藍牙無線技術解決這些問題。本文目的是設計一個無線農機監控系統，探討無線藍牙通信技術在農機監控中的應用[4].
1藍牙技術
藍牙技術（Bluetooth）是一種短距離無線通信技術，是于1998年中旬由東芝、英特爾諾基亞等公司共同宣布的無線通信技術[5].其建立了一種通用的無線傳輸空中接口，可使各個生產設備商的各種類型的產品能在近距離范圍內進行無線通信和無線交互操作。藍牙工作在2.4GHz的ISM（Industrial、Scientific、Medical,工業、科學、醫學）頻帶，采用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸。絕大多數國家的ISM頻段的范圍是2.4~2.4835GHz,該頻段全球通用，用戶無需向所在國申請便可利用該頻段。藍牙通信距離一般為10m左右，配置功率放大器可以使通信距離進一步增加至100m,可以對數據和語音信號實時傳輸，支持高達723.2kbit/s的數據傳輸速率，與此同時還可支持3個語音頻道。藍牙技術將設備分為主設備和從設備，支持點對點和一點對多點兩種連接，具有微微網和散射網兩種網絡拓撲結構。
1.1藍牙的特點
1）采用跳頻技術可以很好地抵抗信號衰減。
2）可同時支持數據、音頻、視頻信號；經常運用電路、分組交換技術，支持多種語音同時傳輸的信道；包括3路語音信道、異步數據信道、同步語音信道。
3）功耗低、體積小，便于集成。如CRS公司的藍牙芯片BlueCore4-ROMWLCSP的外形尺寸僅為3.8mm×4.0mm×0.7mm.目前，世界上最小的藍牙收發模塊僅0.7g[6].
4）具有開放的接口標準。藍牙技術標準在全球范圍內公開，世界上任意一個單位和個人都可以免費使用藍牙技術。
1.2藍牙無線串口通信原理
傳統的通信方式都是采用的有線電纜的連接方式，藍牙模塊的主要功能是替代傳統的串口通信電纜，將有線串口連接轉變為無線藍牙串口連接，從而實現無線的串口通信。藍牙模塊可以連接到任何具有標準串口的設備上使用，并可與具有藍牙通信功能的筆記本電腦、掌上電腦、手機的設備進行無線串口通信。藍牙無線串口通信原理如圖1所示。
2監控系統的設計
本系統由3部分組成，包括上位機、下位機和通訊傳輸模塊。
上位機采用的是廣州蘿崗工控有限公司生產的7寸WINCE工業觸摸式平板電腦，如圖2所示。其處理器（CPU）：三星S3C2416,ARM9架構，主頻400MHz,內存64MB.農機的作業人員通過駕駛室內的上位機就可以觀察到農機的作業情況，幫助駕駛員及時地發現并排除故障。
下位機中數據采集模塊采用的是上海蘇特電器有限公司生產的光電傳感器和北京兆易科技發展有限公司生產的RISEN-RSE2AUT型超聲波傳感器，光電傳感器主要進行農機播種、施肥作業數據采集，超聲波傳感器采集農機播種深度數據，微控制器模塊選用的是STC公司生產的STC89C52微控制器。
通訊傳輸模塊選用的是北京水土行電子有限公司生產的BT578藍牙適配器，CSR藍牙2.0+EDR芯片，抗干擾強，誤碼率為零[7].內部Flash芯片嵌入了藍牙SPP協議軟件，無需藍牙驅動程序，可以連接在帶有串口設備上使用，配對完成后即可通信。本系統的傳輸模塊由一個藍牙主機和一個藍牙從機組成[8].
2.1位機設計
上位機采用WindowsCE5.0為嵌入式系統的操作系統。該系統是微軟專門設計給嵌入式設備所使用的計算機環境。由于農機監控系統的程序部分是在個人計算機上通過VisualStudio2008開發環境模擬WindowsCE的操作系統進行程序開發，所以在程序開發時，需要研究WindowsCE編程接口、WindowsCE線程和如何搭建基于VisualStudio2008的WindowsCE應用程序開發環境。
2.2下位機設計
下位機采用成本低廉的STC89C52芯片（見圖3），是由宏晶科技有限公司生產的一代具有低功耗、高性能8位CMOS微控制器。它的特性是信息傳輸高速且抗干擾能力強，同時它可以在線用串口編程，只需要接三四根線就行，方便簡單，不需要專門的編程器和仿真器下載調試。該芯片的選定是因為它的這些特性功能所決定的，主要完成終端監測傳感信號的采集、系統的計算及信息的處理等功能。
該監視系統下位機采用成本低廉的STC89C52單片機芯片，工作穩定電壓要求為+5V.因此，需要一個+5V電源供電，在農機作業過程中，采用作業車輛的電源為其供電是最理想的，需要將作業車輛12V的電壓轉換為該芯片的工作電壓；但是作業車輛的電壓是不穩定的，只能將作業車輛不穩定的+12V電源轉換為STC89C52單片機芯片穩定+5V工作電壓，以確保該芯片正常工作。穩壓電源如圖4所示。
3藍牙模塊的連接
藍牙無線數據采集系統如圖5所示。
3.1下位機與藍牙模塊的連接
藍牙采集模塊通過RS232接口與下位機進行通信連接，可自動搜索下位機并與相同配對密碼的藍牙采集模塊完成配對連接，并記憶最后一次配對藍牙模塊的地址和密碼，以后通電只要找它所記憶的下藍牙采集模塊，直接按下配對清除按鈕，藍牙采集模塊才能放棄記憶，重新搜索。
3.2上位機與藍牙模塊的連接
上位機與藍牙接口模塊的連接采用的是RE232接口，當藍牙采集模塊將數據傳輸給藍牙接收模塊，藍牙接收模塊將數據返給上位機，在上位機中顯示并進行數據處理[9].系統的主界面和播種監控界面如圖6和圖7所示。
3.3藍牙模塊配對連接通過AT命令對藍牙模塊進行設置，可以對藍牙模塊的主從角色、通信波特率、配對密碼進行修改，AT命令需要進行串口調試操作[10].串口調試需要在電腦中運行串口調試助手，然后將藍牙模塊主機和從機分別接到上位機和下位機原串口電纜所連接的兩個串口上；從機設備發出配對請求，需在主機上輸入正確的從機配對密碼進行驗證，主機上電后會自動搜索從機并完成配對連接；當主機和從機上藍色指示燈由快閃變為雙閃、綠燈常亮，此時配對連接成功。串口調試助手如圖8所示。
4結論
1）藍牙技術是一種可以將大量的移動設備進行組網的連接技術，具有無限的前景。其底層藍牙協議棧作為藍牙技術的技術核心，使得藍牙技術具有強大的發展空間。
2）在農機監控系統中使用藍牙技術，不僅使該系統可以進行短距離無線通信，也使藍牙技術具有了強大的生命力，改變了傳統的有線傳輸，取代了復雜的現場布線環節。
3）將藍牙技術結合嵌入式技術在農機監控系統中的使用，可以進行短距離無線通信力，增加了組網功能。同時，將傳感器采集到的分散數據集中傳輸給微處理器處理中心，實現資源共享。
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