基于CC2541蓝牙技术的双向防丢器设计_李有文.docx

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1、 第 期（总 第 期） 年 月 机 械 工 程 与 自 动 化 文章编 号 ： （ ） 基于 蓝牙技术的双向防丢器设计 李有文 ， 余建华 ， 胡 琳 （ 山西机电职业技术学 院 汽车工程系，山西 长治 ； 长治清华机械厂 ，山西 长治 ） 摘要：使用低功耗蓝牙芯片 作 为主控芯片，利用蓝牙 相关技术， 配置功能键和电 源 管 理 模 块，设计了包括设备检测、数据处理和数据传输功能的手机双向防丢器。 将 作为核心处理器， 结合 手机开发的 软 件 ， 当手机设备遗忘放置位 置 时 ， 可以使用防丢器进行查找 ， 也可以设置在手机设备有 丢失风险的情况下给使用者报警 。 该系统具有体积小 、 结

2、构简单 、 功耗低 、 性能稳定 、 使用方便等特点 。 关键词： ；蓝 牙；防丢 中图分类号： 文献标识码： 引言 随着社会的发展 ， 手机逐渐替代了传统电话 ， 同时 手机也成了数据和资料存储的重要工具 。 手机的智能 化为我们的生活提供了便利的同时 ， 其安全保障工作 也越来越突显出来 ， 手机防盗 、 防丢越来越受到人们的 重视 。 针对现有手机普遍不带防盗功能这一现象 ， 本 文设计了手机双向防丢器 。 防丢器利用内置蓝 牙模 块和手机无线配对 ， 当手机离开有效距离后 ， 手机防丢 器的蓝牙信号减弱或丢失 ， 便会启动蜂鸣装置发出警 报 ； 手机在有效距离 内 ， 机 主找不到手机

3、 ， 也 可启动寻 回功能 ， 利用设定的铃声或蜂鸣声提醒机主 ， 找回丢失 的手机 。 防丢器系统整体设计方案 防 丢器根据需 求设置了以 下 种功 能 ： 蓝 牙基 本 功 能 、 设备校验功 能 、 防丢功能 、 按键设定功 能 、 更 改 设备名称功 能 、 读和写设备参数功 能 、 恢复出厂设置功 能 ， 如图 所示 。 图 防丢器系统功能 硬件设计 根据所需功能 ， 将硬件部分分成 个模块 ： 电源模 块 、 天线信号模块 、 按键模块 、 信号处理及传输模块 。 根据系统要求 ， 采用 钮扣电池来供电 ， 选 用 公 司的 作 为 电 源 芯 片 。 是 一 款 高频 同 步 降

4、 压 转 化 器 ， 其 效 率 可 以 达 到 ， 能提供 的输出电流 ， 并支持 的输入电压 ， 只 有 超低功率旁路模式和 静 态 电 流 ， 为整个系统提供了稳 定 的 电 源支 持 。 防丢器设备上有两个按键开关作为人机交互的接 口 ， 一个为复位键 ， 另一个为功能键 ； 对 功能键的操作 有单击 、 双击 、 长按 、 连击等 ， 不同的操作对应不同的键 值 。 天线模块用来收发信号 ， 实现防丢器与手机之间 的信 号 传 输 。 信 号 处 理 及 传 输 模 块 采 用 公 司 蓝 牙 （ ） 低功耗片载系统 （ ）， 将 收发器和一个标准的增强型 组合在一起 ， 具有高 性

5、能 、 低 成本 、 低 功耗等特点和高 集成度 、 易于开发 的优势 。 防丢器系统整体电路如图 所示 。 软件设计 系统软件采用分层结构进行设计 。 软件的核心是 由 提供的适用于 的蓝牙 协议栈 。 （ 硬件抽象 层 ） 提供硬件服务而又不涉及 太多硬 件细节 ， 为其他层 （ 主要是 应用层 ） 提 供访问 （ 通 用输入 输出 ）、 （ 模 拟数字转换 ）、 （ 串 行输 出 ） 等硬 件 的 接 口 。 （ 操 作 系 统 抽 象 层 ） 是 蓝 牙 协 议 栈 内 嵌 的 类 操 作 系 统 ， 和 都在 协议栈基础上实现 。 初始化 系统初始 化 的 过 程 主 要 是 完 成

6、 硬 件 方 面 的 初 始 化 ， 如 时 钟 、 、 外设 和非易失性存储 器 等 ， 以 及 的初始 化 。 初始化流程如图 所 示 ， 流 程 各 步 骤调用函数为蓝牙 协议栈提供的函数 。 蓝牙基本功能 在本系统中 ， 手 机 作 为 （ 主 机 ）， 防 丢 器 设 备作为 （ 外 围设备 ）。 防 丢器设备端 蓝 牙 的 主要 功 能 有 广 播 、 连 接 、 绑 定 等 ， 这 些 功 能 由 的 协议栈来实现 ， 对外 开放一些 函 数 ， 供 应 用层程序调用 。 校验功能 校验功能是在防丢器与 的蓝牙连接建立之 后实现的 ， 该功能用 来确保防丢器设备确为准备连接 蓝牙

7、设备 。 校验功能采用双重校验的方式 ， 其 流程见 图 。 校验由手机 发起 ， 首 先 ， 通过读取只 读 校验信息 ， 由 进行判断 ， 若 读回的值信息正确 ， 再 向其写入只写校验信息 ， 由防丢器固件来判断写入的 收稿日 期 ： ； 修订日 期 ： 作者简介 ： 李有 文 （ ） ， 男 ， 广东雷州人 ， 助教 ， 硕士 ， 研究方向 ： 机械电子工程 。 图 初始化流 程 年 第 期 李有文 ，等 ：基 于 蓝牙技术的双向防丢器设计 信息是否正确 ， 若 正 确 ， 则 通 过 向 发 送 通 知 并 响 铃一声 ， 表示 写入的校验信息正确 ； 否 则 ， 则 向 发 送通知

8、 ， 由 来 发起断开连接的操作 ， 即 校 验 不 通 过 ， 则蓝牙断开连接 。 图 防丢器系统整体电路 防丢功能 该功能是防丢器的核心功能 ， 有 个方面 ： 手机 寻找防丢器 ； 防丢器寻找手机 ； 蓝牙信号衰减到一 定程度 ， 手机和防丢 器均报警 ； 蓝牙断开连接 ， 手 机 和防丢器均报警 。 按键功能 图 校验流程 图 按键响应流程 手机寻找防丢器是点击 界 面的按钮 ， 通 过防丢子函数向防丢器写 或 ， 写 入成功后 ， 防丢器 就 会 报 警 ， 其 中 ， 表示以低频报警 ， 表示以高频报警 。 防丢器寻找手机是通过按防丢器设备上的按键来 实现的 ， 在 连接状态下 ，

9、 防丢器会将键值 发送给手机 ， 手机 会根据 不同的键值做出相应的 响应 。 蓝牙信号衰减到一定程度时 （ 此时 ， 手机与防丢器 之间 还 处 在 连 接 状 态 ）， 会 通过蓝牙信号衰减 子 程序写 或 ， 写 入成功后 ， 防 丢 器 报 警 ， 同 时 手机报警 。 当手机和防丢器的信号恢复到阈值以上 ， 会向 写 ， 停 止报警 。 信号衰减的阈 值由 来确定 。 蓝牙断开连接主要有防丢器设备与手机间的距离 太远信号太 弱 造 成 的 断 开 连 接 、 手 机 蓝 牙 关 闭 、 退 出 按键响应流 程 见 图 。 在 固 件 中 ， 使 用 中 断 的 方 式来处理按键事件

10、， 通 过有限状态机来实现对键值的 识别 。 系统 设 置 的 键 值 包 括 个 ： 单 击 、 双 击 、 长按 、 长按后 内连击 次 。 及手 机 关 机 。 当 出 现 上 述 蓝 牙 断 开 连 接 的 情 况 的 ， 固件会在蓝牙断 开连接子程序中判断状态并进行 报警 。 （ 下转第 页 ） 年 第 期 机 械 工 程 与 自 动 化 （ ， ， ）， 而下部支 撑圈螺旋线的起始点为 （ ， ， ）， 参数起始值为 ， 终止值为 。 图 设置支撑圈螺旋线参数 仍然利用导动增料中的固接导动功能 ， 以 的整圆为截面线 ， 以 新生成的螺旋线为轨迹线生成弹 簧支撑圈实体 ， 如图 所

11、示 。 去掉上下边缘完成实体造型 再以 面 为 基 准 面 ， 画 出 草 图 轮 廓 ， 如 图 所 示 。 用 “ 拉伸除料 ” 的 贯穿功能 ， 使弹 簧上下边缘形成 平面 ， 利用弹簧放 置 ， 生 成实体造型 ， 如 图 所示 。 这 样符合条件要求的压缩弹簧造型完成 。 结语 利用导动增料 、 导动除料等实体造型功能 ， 要注意 避免在特征生成过程中出现自身干涉 ； 而 利用导动面 等曲面造型功能时 ， 由 于曲面的编辑能力不如特征造 型中所使用 的 草 图 ， 所 以 要 注 意 曲 面 绘 制 的 正 确 性 。 在软件使用过程中 ， 只要掌握相应技巧 ， 就能轻松突破 难点

12、， 提高我们的综合应用能力 。 图 生成导动 图 生成草图 图 弹簧实体造型 增料实体特征 参考文献 ： 彭志强 ， 杜 文杰 制造工程师实用教程 北 京 ： 化学工业出版社 ， 朱光力 三维造型中巧妙运用 “ 交 ” 运 算 机 械设计 与制造 ， （ ）： “ ” （ ， ， ） ： ， ， “ ” ： ； ； 櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆 （上接第 页 ） 修改防丢器名称功能 这里防丢器的名称是指连接时被手机扫描到的名 称 ， 名称可以通 过手 机 修 改 ， 端 修 改 好 名 称 后保存在 中 ， 以免掉电丢失

13、 。 读设备参数功能 防丢器端可由 读取的设备参数主要包括 电 池电压 、 固件版本号 、 报警时长和当前连接速度 。 写设备参数 需要由 来设置的设备参数有报警时长和 连 接速度 ， 报警时长和连接速度是可读可写参数 ， 可以通 过更改其特征值来实现 。 恢复出厂设置功能 恢复出厂设置的功能分为两种情况 ： 一 是在连接 状态下 ， 通过在 端 的 操 作 来 实 现 ； 一 是 在 断 开 连 接状态下通过操作按键来实现 。 在断开连接的状态下 ， 如果防丢器的校验信息不 为初始值 ， 可通过长按 按键松开按键并在 内连 击按键 次来恢复出厂设置 ， 即将校验信息改回到初 始值 。 结语

14、本系统利用 作为主控 芯片 ， 作 为电源管理芯片 ， 利 用蓝牙 相关 技 术 ， 实 现 设备 、 手机的防丢和查找功能 。 该系统功耗低 、 通信可 靠 、 稳定性好 ， 是 一套方便 、 实 用的系统 。 但是系统整 体还需要进一步增加其他功能 ， 如 固件升级等线上支 持工作还需完善 ； 该系统目前只针对手机系统 ， 后期可 以拓展成所有使用 软件的蓝牙设备 。 参考文献 ： 阚力 丰 ， 郭 明 明 ， 韩 洋 ， 等 基于蓝牙技术的双向防丢器 的 研究与设 计 电 子制 作 ， （ ） ： 陈灿峰 低功耗蓝牙技术原理与应用 北 京 ： 北 京 航 空航天大学出版社 ， 陈银 溢 基 于 和 的 计 步 器 设 计 机 械工程与自动 化 ， （ ） ： 王 淑 华 墓 于 系统的低功耗蓝牙应用程序开发 重庆科技学院学 报 （ 自然科学 版 ） ， （ ） ： ， ， （ ， ， ， ； ， ， ） ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ： ； ；