一种基于蓝牙技术的防丢器的设计的制作方法

文档序号:14923506发布日期:2018-07-13 07:47

本发明专利涉及电子设计技术领域,尤其涉及一种基于蓝牙技术的防丢器的设计。



背景技术:

蓝牙技术最初由爱立信创制。技术始于爱立信公司的1994方案,它是研究在移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。此概念接触了移动设备制造商,讨论其项目合作发展,结果获得支持。1999年5月20日,索尼易立信、国际商业机器、英特尔、诺基亚及东芝公司等业界龙头创立“特别兴趣小组”,即蓝牙技术联盟的前身,目的是来推广和发展蓝牙技术。蓝牙协议的标准版本是SIG由负责开发的802.15.1,该标准基于蓝牙1.1实现,并且已经构建到许多各种不同用途的蓝牙设备中。新版的802.15.1a基本等同于蓝牙1.2标准,具备一定的QoS特性,并完整保持后向兼容性。在2005年,蓝牙核心规范2.0版本发布,该版本改进之处就是有高数据传输速率EDR是以前版本的2倍,并降低了功耗,这就增加了电池的使用寿命。另外,由于带宽增加,提高了系统同时进行多项任务处理和连接多个蓝牙设备的能力,并使传输距离已经可达100m,最高速率为10Mb/s。2009年,又有新的规范3.0,该规范速率得到了提升(24Mb/s),技术是2.0的8倍。在2010年,规范4.0正式发布,该规范是传统蓝牙技术、高速蓝牙技术和低功耗蓝牙技术的合集。与以前版本相比蓝牙4.0在电池续航时间、节能和设备种类上更加优秀。

从蓝牙技术出现至今,纵观整个历程,蓝牙技术发展迅速,但成本一直使人们关心的问题。人们不愿意花大价钱来买蓝牙设备主要因为以下几点:①价格昂贵;②芯片太大;③信息安全;④抗干扰能力不强;⑤传输距离短等问题。对于这些问题,蓝牙芯片规格已经经历了5个阶段:

(1)1998年至2001年,由于蓝牙操作方便而优化了人们日常需求而得到迅速的发展,期间还成立了Bluetooth SIG,蓝牙技术的发展这才有了开端;

(2)2001年至2002年,部分产品开始使用蓝牙技术。但此时的蓝牙技术还不够完善,而最主要的就是其对于场合的特殊性,这种场合只要求性能和功能,而对价格没太大要求,所以这时的蓝牙产品还存在高功耗与高成本的问题,且不够便携;

(3)2002年至2005年,蓝牙技术开始应用于高端产品,如掌上电脑、移动通信设备、耳机、笔记本等产品中。且制造技术的不断完善与优化使得蓝牙的制造成本下降,与此同时相关的测试和认证体系基本完善,这时的蓝牙技术开始普遍被使用;

(4)2005年至2010年,蓝牙技术已经相当成熟,信息传输的距离变长,传输速度为1.8Mb/s,蓝牙芯片的体积也变得很小,同时对于数据传输的安全性更加重视,连接配对时需要输入密码,协议更加安全,蓝牙技术不仅仅局限于手机、PDA,开始进入数码相机等其他非通信电子产品中;

(5)2010年至今,Bluetooth SIG发布了最新版本4.0,蓝牙幵始向低功耗和远距离的传输方向发展,传输数据更稳定,也更不易被其他信号干扰。蓝牙技术已成为全球首要的短距离无线传输的方式,蓝牙技术几乎遍布所有的电子产品。

发明专利内容

本发明专利涉及一种基于蓝牙技术的防丢器的设计,本发明的设计原理如图1所示,其中传感器放置在防丢失物品或孩子身上,手持设备由主人携带,在传感器和手持设备之间通过蓝牙通信,当传感器与手持设备超出被一个预定的距离时,手持设备将报警,从而给人们警告,在外设上,传感器需要拨码开关、电压指示器,手持设备需要一个对码键、一个蜂鸣器静音按钮、确认配对指标灯、电压指示灯。

附图说明

图1:防丢器原理图。

图2:硬件的总体结构图。

图3:软件的总体结构图。

图4:电源模块的电路图。

图5:蜂鸣器的电路图。

图6:传感器指示灯电路。

图7:手持设备指示灯电路。

具体实施方式

为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明专利,并不用于限定本发明专利。

本发明专利涉及一种基于蓝牙技术的防丢器的设计,本发明的设计原理如图1所示,其中传感器放置在防丢失物品或孩子身上,手持设备由主人携带,在传感器和手持设备之间通过蓝牙通信,当传感器与手持设备超出被一个预定的距离时,手持设备将报警,从而给人们警告,在外设上,传感器需要拨码开关、电压指示器,手持设备需要一个对码键、一个蜂鸣器静音按钮、确认配对指标灯、电压指示灯。

进一步的,本发明所设计的防丢器需要满足以下几点要求:

(1)主从设备都需要低功耗,即用一枚纽扣锂电池能使它们工作不少于一个月;

(2)通信能力稳定,由于该产品涉及到人们的财产,儿童的安全等问题,需要稳定的通信能力以确保传感器和手持设备之间信息旳安全传输;

(3)成本低,由于这些产品不是生活必需品,且经常会有产品丢失的现象发生,为了有利于设备将来更容易被市场接受,所以要对成本要严格的控制。

进一步的,本发明的传感器的功能:

(1)上电后,对电池进行监测,若电压正常,欠压指示灯灭;若电池欠压,欠压指示灯闪烁;

(2)当长时间按键时,开启无线通信功能,原有的配对信息全部清空,如手持设备要求与其配对时,写入配对密码,验证通过,就会与其配对成功;

(3)配对成功后,以无线工作20ms,无线休眠180ms的频率进行工作。通信速率1200波特率,与手持设备范围应达2米,3米时信号强度有明显衰减,4米是通信失败。

进一步的,本发明的手持设备的功能:

(1)工作要求与工作频率与传感器要求相同;

(2)每次收到传感器发来的数据,会检查其信号强度,如果没有信号强度,则蜂鸣器发出声音。假如再次返回时,蜂鸣器发出的声音就会消失。

进一步的,本发明的手持设备需要有报警模块、电源供电模块、供电、按键和指示灯模块,结构如图2所示。传感器与手持设备基本相同,就是不需要蜂鸣器模块。

进一步的,本发明在低功耗蓝牙设备中,主机部分的软件和控制器部分的软件有逻辑上的区别,如图3所示。这些软件可以放在一个设备上,也可以存放在多个设备上,在单设备配置中,仅仅只需要一个设备,应用软件在BLE剖面和协议找上执行,本设计就是釆用的这种配置。

进一步的,本发明选用1节3.6伏的纽扣电池作为系统的电源,电源模块的电路如图4所示,利用升压模块将电压转换到5V的工作电压。

进一步的,本发明的蜂鸣器的电路如图5所示,输出高电平时蜂鸣器就会发出响声。

进一步的,本发明需要两个按键,K1实现设备的无线启动,在实现异常的时候,按K2使设备复位。而传感器和手持设备在指示灯方面不一样,传感器只需要个指示灯来表示设备是否已无线通信,如图6所示。而手持设备还需要个指示灯表示配对的成功,电路如图7所示。

进一步的,在本防丢器的硬件设计中,可以把电路分为射频电路、模拟电路和数字电路三种,这三种电路由于采用不同的工作频率从而会相互干扰,所以对硬件的抗干扰措施是必不可少的。另外,射频电路的工作频率是在不需申请就可使用的2.4GHZ,故对抗干扰的的措施也尤为重要。本发明通过采用了以下几点措施来提高系统的稳定性:

(1)对于高频电路中高频信号产生的干扰,本设计采用了贴装偶装电容的方法,同时尽量让电源和电容的距离最短;

(2)一个系统的干扰有的是因为电压不稳定,所以对电源的抗千扰措施至关重要。本发明采用了锂电池供电的方法,同时加入了稳压芯片,来防止电源的干扰;

(3)随着电子技术的飞速发展,芯片变得越来越小,从而设备也变得很精巧,这就对布线提出了极高的要求,以免因布线的不合理产生的干扰,使系统不稳定。该设计采用的措施是:①高频电子元器件布线尽可能的短;②输入输出端的导线要尽量相互远离;③在某些元器件或者导线之间有较大的电位差的时候,尽可能的加大它们之间的距离;④由电流的去路和回路所形成的环路,它的面积要尽可能小;⑤容易产生千扰的电路与电流信号较小的电路分开布线;

(4)外来信号的阻断还可以使用隔离技术,本设计把射频电路、模拟电路和数字电路分成了3个区域来提高抗干扰。

进一步的,如果实现了软件和硬件的低亲和性,那么软件无需改动或修改就可应用于其他少数硬件,以方便硬件的改造,升级,迁移,软件迁移。硬件抽象层,它是用来抽象各种硬件资源的,要通知软件。它的作用类似于嵌入式系统设备驱动程序定义硬件资源头文件。当新硬件平台完成后,简单修改,无需在其他组件和应用程序上更改协议栈。

进一步的,本发明的51单片机简单处理程序:

if( P1 = 0x00)

P2 = 0xFE;

蓝牙模块通电启动;

if(P1 = 0x01)

P2 = 0xFD;

超远距离报警;

if(P1 = 0x02)

P2 = 0xFB;

手动控制报警;

蓝牙防丢装置采用带加工方式进行组装,减小装置的体积与手动焊接的不稳定性。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已,并不用以限制本发明专利,凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明专利的保护范围之内。

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