基于蓝牙技术双向防丢器的研究与实现V02

1、基于蓝牙技术的双向防丢器的研究与设计阚力丰1郭明明2蒋和松3(1.西南科技大学信息工程学院，四川省，绵阳市，621000；2.西南科技大学信息工程学院，四川省，绵阳市，621000；3.西南科技大学信息工程学院，四川省，绵阳市，621000)摘要：随着无线技术的不断发展，利用蓝牙技术实现防丢的功能成为了可能。针对我国现阶段普遍使用的防丢器设备，设计了一套基于蓝牙技术可以进行双向查找的防丢器设备，该设计克服了以往传统的单项防丢功能，实现了可以手机和防丢器双向查找的功能。科技的不断发展，无线技术也不甘示弱。目前全球通用的无线技术主要有蓝牙、ZigBee、WIFI等，每个无线技术都有各自的优缺点，只

2、不过各自应用场合不同。而蓝牙技术应用在任何短距离通信与嵌入式产品中，例如移动电话、便携式计算机以及各种便携式设备，因此利用蓝牙技术来实现双向防丢器的设计很有其优势，并且市场前景比较广。最后经测试，利用蓝牙技术的双向防丢器的设计优势很大，更加方便用户的需要。关键字：蓝牙技术；防丢；双向；无线技术；查找；西南科技大学大学生创新基金资助(编号:CX14-016)BasedOnBluetoothTechnologyResearchandDesignofTwo-wayPreventLostKanLiFeng1GuoMingMing2JangHeSong3(1.SouthwestUniversityofS

3、cienceandTechnologyInformationEngineeringCollege,MianyangCity,SichuanProvince,621000;2.SouthwestUniversityofScienceandTechnologyInformationEngineeringCollege,MianyangCity,SichuanProvince,621000;3.SouthwestUniversityofScienceandTechnologyInformationEngineeringCollege,MianyangCity,SichuanProvince,6210

4、00)Abstract:Withthecontinuousdevelopmentofwirelesstechnology,theuseofBluetoothtechnologycanrealizethefunctionofanti-lost.CommonlyusedatpresentstageinChinalost;preventerequipment,designasetofbasedonbluetoothtechnologytotwo-wayfindlost;preventerequipment,thisdesignovercometheprevioustraditionalsinglep

5、rooffunction,implementscanlookforthemobilephoneandlost;preventertwo-wayfunction.Thecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,wirelesstechnologyisalsonottobeoutdone.Thecurrentuniversalwirelesstechnologymainlyincludebluetooth,ZigBee,WIFI,etc.,eachhasitsownadvantagesanddisadvantagesofwirelesstechnolo

6、gy,andonlytheirdifferentapplicationoccasions.Andbluetoothtechnologyapplication,inanyoftheshortdistancecommunicationandembeddedproductssuchasmobilephones,portablecomputers,aswellasavarietyofportabledevices,thereforeUSESbluetoothtechnologytorealizethedesignofthetwo-waylost;preventerhasitsadvantages,an

7、dthemarketforegroundiswide.Finallythroughthetest,usingbluetoothtechnologydesignoftwo-wayantilosthugeadvantage,usersneedtobemoreconvenient.Keywords:Bluetooth;Anti-lost;Both-way;Wirelesstechnology;Find;SupportedbyUndergraduateInnovationFundProjectbySouthwestUniversityofScienceandTechnology(Number:CX14

8、-016).1引言随着生活水平的不断提高，利用寒暑假人们外出旅行、出门购物已经成为了一种很普遍的现象。因此，人们出门坐公交车、出租车等丢失物品的现象也在不断增长。据统计，在2012年，因丢失智能手机而未找回，美国消费者在经济上直接损失了300亿美元；在儿童丢失方面，我国每年约有20多万儿童失踪案，目前仍未放弃寻找的案件达60万件。基于这些事件，设计出一款基于蓝牙技术的双向防丢器已经成为了社会发展的必然。本设计利用蓝牙4.0技术克服了以往传统的防丢器单项查找的缺陷，可以在智能手机与防丢器之间进行互相连接，当两者超过设定范围时，即智能手机如果丢失，则利用防丢器的及时报警功能可以迅速查找到，如果防丢

9、器设备丢失，利用智能手机也可以实现查找。此产品的出现，很大程度上对丢失物品、丢失儿童等有了很大的缓解。2系统设计2.1蓝牙技术2.1.1低功耗蓝牙技术特点（1）省电BLE4.0技术与标准蓝牙技术相比，是一种低功耗蓝牙技术。一个蓝牙设备有被唤醒、发送数据和断开连接几种操作，这些操作占用时间的长短会影响其电池的寿命，时间越短，在耗能方面也就越低，从而电池的寿命也就越长，采用低功耗蓝牙技术设备完成这些操作仅仅需要3ms的时间，从而大大增加了其电池的使用寿命。（2）短距离蓝牙无线技术通信距离较短（一般为10米），消耗功耗极低，所以更适合于小巧的、便携式的并由蓄电池供电的个人装置。（3）频率不受限制由于

10、蓝牙的开放性，工作在全球通用的2.4GHZ工业，科学、医学免付费的无线电频段所以无论身处何处，利用蓝牙无线通信设备不用考虑受限制的问题。可以工作于世界的任何地方。2.1.2协议层蓝牙技术作为一项新兴的技术，它的主要目的是在全世界建立一个短距离的无线通信标准。它使用2.4GHZ2.5GHZ的ISM频段来传送语音和数据，并运用成熟、实用、先进的无线电技术来代替线缆，使所用个人设备通过PAN连接起来，诸如计算机系统、家庭影院系统、无线电话系统以及其他通信设备等等，以求实现相互通信和资源共享的目的1。蓝牙技术支持多种电子设备之间的短距离无线通信，每当一个嵌入了蓝牙芯片的设备在一定范围内发现了另一个同样

11、嵌入蓝牙芯片的设备，它们就能自动同步、相互通信。那么如何实现这种唤醒和通信功能呢？可以从蓝牙的体系结构去研究，根据规范的描述和分析，它主要由底层和高层传输协议、中间协议以及应用协议三大部分组成3。底层传输协议侧重于语音与数据无线传输的物理实现以及蓝牙设备间的连接与组网，它包括蓝牙的射频（Radio）、基带与链路控制器（Base-band&LinkController）和链路管理器协议（LinkManagerProtocol,LMP）。高层传输协议主要为高层应用程序屏蔽低层传输操作,并为高层应用程序屏蔽低层传输操作，并为高层应用程序提供更加有效和更加有利于实现的数据分组格式，它包括逻辑链路控制与

12、适配协议（L2CAP）和主机控制器接口（HCL）。2.2双向防丢器技术基于目前智能手机与小孩子的丢失率不断增加，设计了一个可以利用手机和防丢器双向查找的双向防丢器产品，该产品体积小，便捷方便用户携带并且设计比较美观。防丢器产品需要两个设备，一个是传感器设备，另一个便是手持设备也就是智能手机。传感器放置在防丢物品或者小孩身上，智能手机（手持设备）是人们随身携带的，传感器和手持设备之间通过BLE4.0技术通信。当它们离开预定的距离时，如果是智能手机丢失，则防丢器会报警，如果是防丢器丢失，则智能手机也会报警，从此给人们提出警告。这样就实现了双向查找的功能。在外观设置方面，传感器需要一个码按键、一个电

13、压指示灯。手持设备需要一个对码键、一个蜂鸣器静音确认键，配对指示灯、电压指示灯。图1双向防丢器原理图3硬件整体设计本设计采用AT89S52单片机作为主控器，nRF24L01射频模块作为收发系统。防丢器和智能手机都采用相同的配置，其系统硬件图如图2所示：PCB接围为4L9V到6距离为5001的1I1L图2硬件nRF；勺供电1CC25404软件整体技术本设计采用蓝牙协议进行通信与连接。在蓝牙系统的实际连接过程中，蓝牙系统在初始化后会搜索一定覆盖范围内的蓝牙设备，同时根据需要设置为主从设备。一旦发现存在蓝牙设备，就会发出建立连接请求的消息，接着会有一个配对的过程，既相互验证蓝牙设备地址和信息；一切都满足过后就会建立双向的ACL/SCO连接，蓝牙系统就可通过这条链路进行语音和数据的通信。当手机端或者防丢器丢失后，系统就会进行检测蓝牙信号强度并且进行信号滤波，从而通过蓝牙协议进行相互连接进行丢失报警。本软件采用JAVA的编程语言，在丢失报警中，用户可以自己设置报警铃声、选择报警方式、以及设置报警距离整体软件结构图如图3所示：图3软件结构总体框图5总结本文设计并且实现了可以进行手机和防丢器双向查找的附属设备，该项设计是基于蓝牙技术，有很好的实用价值。本项设计克服了以往传统防丢器的缺陷，那就是可以实现双向查找，更加完善了防丢器的功能。通过防