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电子技术

06-10

2023

蓝牙基带协议原理

蓝牙技术主要原理综述人们使用的电子设备越来越多，随着电子设备间信息交换的增多，电缆的连接缠绕也变得非常杂乱。为了省去电缆，简化设备间的连接，需要设计一种技术除去“最后”的连接。1994年，瑞典爱立信公司移动通信部在一项被称为“多通信链路(Multi-Communicator Link)”MC Link的课题研究中，工程师们发现了不经许可就可以使用的低频无线波段，研制了一种小的无线收发器芯片，使用无线电射频技术实现了移动电话与周围器件之间低成本、低功耗的无线互连，他们将这种互连的技术规范命名为蓝牙（Bluetooth）。一、蓝牙的概念蓝牙（Bluetooth）技术，实际上是一种短距离无线通信技术。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化这些设备与Internet的通信，使这些现代通信设备与因特网的数据传输变得更加迅速高效。蓝牙技术具有以下明显的技术特性：能同时传送语音和数据；使用全球通用的频段；低成本、低功耗和低辐射；能应用于各种电子设备；具有网络特性等。二、蓝牙设备结构原理是把一块小且功耗低的无线电收发芯片嵌入到传统电子设备中。蓝牙芯片包括无线电收发器和链路控制器(LC)。无线收发器是蓝牙设备的核心，使用的无线电频段在ISM2.4GHZ到2.48GHZ之间。控制连接包括两部分：软件连接——链路管理器(LM)和硬件——链路控制器(LC)。LM执行链路设置、监权、配置；负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。LC实现数据发送和接受。逻辑LC和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。图1显示了无线收发器的主要操作和功能。蓝牙链路控制器执行基带通信协议和相关的处理过程。图1也概括了基带的主要功能，负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。三、蓝牙基带层协议体系1、蓝牙跳频技术跳频技术是物理信道内的每个时隙上所发送的数据，不断地从一个频道跳到另一个频道。主设备与从设备会根据彼此间相同的跳频序列，从当前频道跳到下一个频道。跳频序列决定于主设备内48位的BD_ADDR（蓝牙设备地址）地址。2、蓝牙设备地址蓝牙设备内有一个惟一的48位BD_ADDR(Bluetooth Device Address蓝牙设备地址)地址。这个地址可以说是蓝牙技术的运算核心，几乎所有负责蓝牙系统正常工作的控制参数，如跳频序列、频道访问码、加密密钥都由此地址求得。设备涉及的地址尚有，AM_ADDR(Active Member Address)活动成员地址，PM_ADDR(Parked Member Address)守候成员地址，AR_ADDR(Access Request Address)访问请求地址。3、蓝牙数据传输类型蓝牙技术可同时发送语音和数据，因为蓝牙技术支持电路交换和包交换两种数据传输方式。在蓝牙技术标准中电路交换的传输称为SCO链路、包交换的传输称为ACL链路。SCO链路面向连接的同步传输（Synchronous Connection-Oriented,SCO）链路属于电路交换的同步传输类型。电路交换是指，当主设备与从设备一旦建立连接后，不管有无数据发送，系统都会给主设备与从设备预留固定间隔的时隙，其他从设备则不能利用此连接上的时隙来发送数据。SCO属于点对点的对称连接，即连接建立在一个主设备和一个从设备之间。SCO比较适合语音的传输。ACL链路无连接的异步传输（Asychronous Connection-Less,ACL）链路属于包交换的异步传输类型。包交换是将高层的数据切割成一段段包进行交换。ACL链路可以占用任意时隙来传输数据，但它只能在SCO链路不使用的时隙上传输。ACL链路适合传输突发性的数据信息，其主设备可以同时和多个从设备建立ACL链路，属于点对多点的非对称连接。4、蓝牙微微网和散射网两个蓝牙设备建立连接后，形成了微微网的个人区域。每个微微网有且只有一个主设备，同时有一个或多个从设备，它们可以互相转换角色。每个微微网只能有7个活跃的从设备，因为在Active状态下，主设备分配给每个连接的从设备一个活动的成员地址AM_ADDR，主设备通过这个地址来辨别微微网中不同的从设备。AM_ADDR由3bits组成，所以在一个微微网中最多只能有8个设备。换言之，最多有7个从设备处于活动态。每个微微网最多有255个休眠的从设备。因为从Active状态进入Park状态的蓝牙设备将得到一个PM_ADDR地址，PM_ADDR由8bits组成，所以最多可容纳256个Park状态的蓝牙设备。微微网包含一个共享的信道，其成员通过这个信道进行通信。这个信道由一个明确的跳频序列组成，微微网的成员以同步的方式跟踪跳频序列，跳频序列由主设备来控制。图2就是一个微网的设备连接图。为了连接8个以上的活跃的设备，必须建立多个微网，然后连接每个微网的主设备，这个联合结构就是散射网。散射网在空间和时间上交叠。一个微网中的从设备可以是多个微网的从设备，也可以是另一个微网的主设备，这样就使微网之间通信成为可能。因为只有79个频点，所以一个散射网最多只有10个微网。图３是三个微网构成的一个散射网的示意图。5、蓝牙设备的工作状态蓝牙设备在不同的场合下，有不同的工作状态。工作状态主要有两种：连接状态（Connection State）和等待状态（Standby State）。当与其他设备互相连接时，称为连接状态，此时主设备和从设备使用相同的通道访问码与相同的跳频序列，能够互相通信。当不与其他的设备互相作用时，称等待状态，此时设备以内定的系统时序CLKN运行，消耗的功率非常低。当设备从等待状态进入连接状态前，设备需要进行一连串的信号查询与呼叫程序。进行查询和呼叫的状态称为中间状态。图4显示了三个状态间的切换。（1）蓝牙设备连接状态：为了节省功率消耗以及减少对其他用户的干扰，从设备长时间不传输数据，当希望与主从网络中的主设备连接时，从设备可以选择进入不同状态的连接状态。活动（Active）状态下，从设备基本上一直在监听来自主控设备的发射信号。Active状态下从设备具有AM_ADDR地址以及与主从网络相同的跳频序列。由于Active状态一直在接收分组，并随时准备发送分组，因此这个状态能够提供最快的响应。但是消耗的功率也是最多。呼吸（Sniff）状态下从设备是周期地被激活。主控设备以一定的时间间隔定期地给从设备发送分组，从设备只需要在这些时间间隔内接收主设备送来的信号，但是从设备仍然保有AM_ADDR及与主从网络相同的跳频序列。与Active相比，Sniff模式消耗功率较低，响应较慢。保持（Hold）状态下，从设备在一个规定的时间间隔内彻底停止监听分组，这个时间间隔由主设备与从设备内的应用程序共同协议决定，当超过该持续时间后从设备将恢复原来的模式。Hold模式下，从设备将暂时停止支持ACL链路，但是仍支持SCO链路，所以从设备仍然保有AM_ADDR地址及与主从网络有相同的跳频序列。Hold模式下的响应可能比Sniff模式更慢，但可以节省更多的功率。休眠（Park）状态下，从设备保持与主控设备的跳频序列同步，但不是活动的（处于Active、Sniff和Hold模式的从设备被认为是活动的）。Park模式下从设备将丢弃AM_ADDR地址并从主设备得到PM_ADDR与AR_ADDR地址。在主从网络中Park模式的从设备都有一个特定的PM_ADDR地址，但是AR_ADDR可能与其他的从设备相同。当主设备希望唤醒某个处于Park状态的从设备时，就在广播频道BC上发送从设备的PM_ADDR地址，并同时指定从设备称为Active状态后的AM_ADDR地址。经过广播频道BC，主设备能够同时唤醒多个处于Park状态的从设备。当从设备要从Park状态恢复到Active状态时，也是在广播频道BC上，以AR_ADDR地址向主设备请求，主设备收到后，发送控制信号以唤醒从设备的Park状态。（2）蓝牙设备中间状态：当主设备不知道周围是否存在从设备时，就必须以查询状态来得到周围所有从设备的BD_ADDR地址与内部时序，然后进入呼叫状态与从设备互相连接。若主设备已经知道要连接的从设备时，可直接进入呼叫状态与该从设备进行连接。图5给出了主从设备间建立连接的过程。图中，步骤1-3设备进入查询状态；步骤4-5从设备收到查询信号后，进入查询回应状态，结束后，主设备已经得到从设备响应的FHS包，包括了从设备的BD_ADDR地址、内部时序以及设备种类；步骤6-7主设备进入呼叫状态，与特定的从设备建立连接，但是此时主从设备的时序并没有同步；步骤8-10从设备接收到呼叫信号后进入呼叫回应状态，返回ID包作为响应；步骤10-13主设备收到ID包后进入主设备回应状态，再发送一个FHS包，告知主设备的BD_ADDR地址、连接成员地址等信息，从设备收到后返回一个ID包，主从设备间的连接建立成功，两者都进入连接状态。总结蓝牙技术的应用范围相当广泛，目前已经应用到各个领域，如局域网中各类数据及语音设备：PC、拨号网络、笔记本电脑、打印机、传真机、数码相机、移动电话和高品质耳机等。蓝牙的无线通讯方式将上述设备连成一个微微网（Piconet），多个微微网之间可以进行互连接，各类设备之间可以随时随地进行通信。蓝牙的发展不是一个行业的发展，而是多个行业共同的发展，需要各个行业的推进才能有更长远的发展。随着时代的发展，技术的提升，蓝牙技术的发展有着美好的前景，蓝牙将对我们的生活和工作产生重大的影响。以上就是我们香港宝典免费大全为您介绍的蓝牙基带协议原理详情。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
06-09

2023

蓝牙运动检测系统

基于蓝牙技术的运动检测系统设计随着传感器技术的发展，现代工业控制变得更加精准，更多实时检测处理传感器得到了广泛应用。在车载应用中，传统的传感器测控网络为有线式监控网络，使用屏蔽线或导线进行信号传输。在汽车控制系统上集成了许多不同的传感器装置，用以测量汽车是否正常工作。可通过查看汽车各传感器的参数值进行故障诊断等操作，而对车身整体的运动检测传感器目前研究尚浅。因此，文中提出一款基于蓝牙无线技术的汽车车载运动状态检测装置，该装置是基于TCP/IP协议的网络化智能传感器。相比普通的基于现场总线的传感器，该传感器不仅体积小，安装便捷性也得以提升。本传感器适合安装于车辆内部各个位置，通过蓝牙无线信号传输将本系统与汽车控制系统及其他检测系统区分开来，以降低信号冗余度，减少信号拥堵。因此本系统可称为独立的运动检测装置。在许多应用场合，不依靠外界而从自身内部获取自身运动状态信息十分重要，惯性测量单元就扮演了这一角色。惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）由微型陀螺仪、微型加速度计、专用集成电路（ASIC）、嵌入式微机及相应的软件组成，内部采用I2C总线接口，可以测出载体的角速度、加速度等信息，属于微电子机械系统的一种。微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）采用较低的成本把具有特定功能的复杂系统置于一个小小的硅片上，并将各种微型探测传感器及微型机械装置与微电子元件集为一体，使得系统的集成化程度更高，传感器的体积更小。一、运动检测系统功能分析为分析蓝牙无线姿态检测传感器，可根据数据的传输过程将系统分为3个部分：（1）传感器数据获取模块。利用动态卡尔曼滤波等算法，对原始传感器进行采集滤波整合处理；（2）传感器数据无线发送模块。掌握并运用蓝牙发送模块的参数及配置；（3）数据显示及保存模块。使用手机App进行数据接收及保存。二、运动检测系统总体设计本系统包含软件和硬件设计，硬件电路使用STM32系列的ARM芯片，使用I2C总线通信方式与加速度计陀螺仪通信，并使用串口与蓝牙芯片HC05通信，蓝牙模块发送数据至安卓手机端。软件编程使用Keil，IAR，Eciplse软件对模块编程。使用Keil软件完成对传感器数据信息的采集和数据打包处理；使用IAR完成对蓝牙模块的配置操作处理，设置蓝牙的发送模式，波特率等参数；使用Ecilpse完成手机端App的编程，使用手机自带的蓝牙通信接口获取数据，后将数据解析拆包，将得到的数据显示到手机屏幕并保存。系统总体模块框图如图1所示。三、运动检测系统硬件设计框图3.1 IMU惯性测量单元IMU的主控制芯片选用STM32F103T8，ARM 32-bitCortex-M3内核，它拥有64 KB的闪存存储器和20 KB的运行内存及7通道的DMA，7个定时器。通过8 MHz晶体和STM32内部的PLL，控制器可以运行在72 MHz主频上，由于姿态解算需要耗费大量内存进行数学运算，因此采用具有更快处理速度的芯片做更多解算优化。IMU惯性测量单元硬件组成框图如图2所示。IMU上的传感器通过I2C接口与STM32连接，同时传感器的数据中断引脚与STM32的IO相连，使得传感器在完成ADC转换后，STM32可在第一时间读取最新、最快的数据，快速响应姿态变化，获取各传感器的状态和转换结果。其中，MPU6050为整合型6轴处理运动组件，包含三轴陀螺仪和三轴加速度器，可准确追踪快速与慢速动作。HMC5883采用霍尼韦尔地磁传感器，具有对正交轴的低灵敏度固相结构，可用来测量地球磁场的方向和大小。BMP180是一款高精度、超低能耗的压力传感器，测量大气压力后可换算为海拔高度。3.2 Bluetooth模块传感器使用的SPP-C蓝牙模块是遵循V2.1+EDR蓝牙规范的智能无线数据模块。除P12，P5为特殊I/O口外，其他P口均为可编程输入/输出接口，其串口UART-TX与UART-RX均采用CMOS接口。该模块主要用于短距离的数据无线传输领域。可以方便的与PC机的蓝牙设备相连，数据也可以在两个模块之间互通。蓝牙模块的硬件框图如图3所示。四、运动检测系统传感器软件设计4.1 IMU传感器数据采集IMU数据采集流程包括数据采集处理芯片STM32和三个传感器的初始化，即首先对STM32芯片系统上电初始化，完成I2C接口初始化和串口初始化，然后对三个传感器的配置初始化，如图4所示。（1）对MPU6050初始化：MPU6050初始化如图5所示，软件配置流程如下：（1）由电源管理寄存器1（0X6B）控制复位MPU6050；（2）由陀螺仪配置寄存器（0X1B）和加速度传感器配置寄存器（0X1C）设置角速度传感器和加速度传感器的满量程范围；（3）由中断使能寄存器（0X38）配置中断；（4）由用户控制寄存器（0X6A）设置AUX I2C接口；（5）由FIFO使能寄存器（0X23）设置FIFO；（6）由采样率分频寄存器（0X19）配置陀螺仪采样率；（7）由配置寄存器（0X1A）设置数字低通滤波器；（8）由电源管理寄存器1（0X6B）设置系统时钟。一般选择x轴陀螺PLL作为时钟源，以获得更高精度的时钟；（9）由电源管理寄存器2（0X6C）使能角速度传感器（陀螺仪）和加速度传感器。（2）对HMC5883初始化：HMC5883初始化程序如图6所示。在软件中设置HMC5883的工作模式0，为连续测量模式。在连续测量模式下，装置不断测量，并将数据更新至数据寄存器。由配置寄存器A设置测量输出过程中的采样平均数为8个周期，75 Hz的输出速率。然后使用HMC5883L传感器内部产生的标准磁场进行初步标定，最后读取校正后磁力计ADC的值。（3）对BMP180初始化：需要在软件中进行配置：（1）发出压力（或温度）转换命令；（2）一段时间后从UP（UT）寄存器读取原始数据；（3）若要得到摄氏温度和hPa压力则需要用到校正数据，这些数据放在BMP085的E2PROM中，通过I2C可以在初始化时读出。4.2蓝牙无线模块配置蓝牙HC05是主从一体的蓝牙串口模块，可以使其工作在主或从机状态。当蓝牙设备配对连接成功后，无需考虑蓝牙内部的通信协议，直接将蓝牙作为串口使用。连接建立后，两设备共同使用一通道，一个设备发送数据到通道中，另一个设备可以接收通道中的数据。为建立这种通道连接，需要将蓝牙设置为能进行配对连接的AT模式。使用蓝牙模块的AT指令对其进行配置，将模块设置为从机模式。五、手机安卓端软件5.1运动检测系统总体设计为完成手机端App的软件开发，首先建立其用例图，描述用户使用本App实现的目的。首先用户打开App图标进入软件，完成蓝牙设备的匹配连接，然后根据用户的需要选择用户希望获取的数据信息，最后用户保存需要的数据信息。根据实现的功能按照实现类方法进行划分。其中涉及蓝牙通信服务，用户与手机图形界面交互中的事件监听处理机制，及数据的实时动态刷新显示。在设计软件时设计了用例图和部署图。5.2 App实现框架在AndriodMenifest.xml文件列出了应用程序提供的功能，凡需要用到的组件都要在此进行配置及注册，包括Activity、Intent、Service及ContentProvider。当使用到系统中内置的应用（如电话服务、互联网服务、短信服务、GPS服务等）时还需在此文件中声明使用权限，该文件也是所有Android应用程序都需要的文件，描述了程序包的全局变量，包括公开的应用程序组件和每个组件的实现类，及可以操作的数据资源，运行空间等。软件中的Activity是Android的核心类，其作用相当于c中的主函数。该类的全名是android.app.Activity。Activity相当于C/S程序中的窗体（Form）或Web程序的页面。每一个Activity提供了一个可视化区域。在这个区域中可以放置各种Android控件，如按钮、图像、文本框等。由AndroidMenifest.xml文件配置软件安卓运行版本条件，并先执行DeviceListActivity.java获取设备列表，使用Intent调用DataMonitor.java程序。DeviceListActivity继承了Activity类，DataMonitor继承了FragmentActivity类。两者在执行时都调用BluetoothService.Java函数以完成蓝牙通信。DeviceListActivity.java和DataMonitor.java都由可视化组件View及其子类组成，这些组件按照XML布局文件在指定位置的窗口上摆放。5.3数据处理及显示DataMonitor是一个继承了FragmentActivity的类，FragmentActivity继承自Activity，它提供了操作Fragment的方法，因此可在Activity中嵌入Fragment来实现需要的布局效果。在DataMonitor中首先实现的是oncreate方法，该方法在DataMonitor初始化时调用蓝牙连接，通过setContentView方法将View放到Activity上。绑定后，Activity会显示View上的控件。其余的是继承父类的onStart（），onResume（），onPause（），onStop（）和onDestroy（）方法，未对其修改，完成Activity生命周期的重载基本方法。在确保蓝牙已经连接的情况下使用handler接口完成Activity的Widget与应用程序中线程的交互。重写handler类中的handleMessage方法，通过该方法接收信息。接收的信息表示当前时刻接收消息的状态，分别为MESSAGE_STATE_CH ANGE，M ES SAGE_READ，M ES SAGE_DEVICE_NAME，MESSAGE_TOAST。第一种状态表示蓝牙处于连接状态；第二种状态表示数据读取状态；第三种状态为设备名称读入状态；第四种状态为数据显示状态，可将数据显示在手机屏幕上。通过OnclickConfig（View v），ControlClick（View v）完成界面显示及跳转功能，在ControlClick中可以选择显示的内容，并根据按下的按键选择对应的输出数据。onRecordBtnClick（View v）方法是当用户按下“记录”键时将数据保存到SD卡中，当用户按下“停止”按钮时停止记录数据信息。5.4蓝牙传输BluetoothService对蓝牙进行开发，首先在AndroidManifest.xml文件中加入管理员权限和蓝牙开发权限，开启蓝牙后，用isEnabled（）查询当前蓝牙设备的状态，若返回为false，则表示蓝牙设备没有开启，需要封装一个ACTION_REQUEST_ENABLE请求到intent，调用startActivityForResult（）方法使能蓝牙设备。使用BluetoothAdapter类的方法可以查找远端设备，使用mArrayAdapter.Add方法显示可以配对的蓝牙设备集，以便选取一个设备进行通信。扫描设备只需调用startDiscovery（）方法，应用程序为了ACTION_FOUND动作需要注册一个BroadcastReceiver来接收设备扫描到的信息。使能自身设备，将ACTION_REQUEST_DISCOVERABLE动作封装在intent中并调用startActivityForResult（Intent，int）方法。建立两个蓝牙设备之间的连接，完成客户端和服务器端的代码。一个开启服务来监听，一个发起连接请求（使用服务器端设备的MAC地址）。当他们都拥有一个蓝牙套接字在同一RFECOMM信道上时，可认为他们之间已经连接上了。getInptuStream（）获取输入流，getOutputStream（）获取输出流，进行数据传输。结语本文中，我们提出了一种基于蓝牙和惯性测量单元的无线位姿传感器检测系统，针对传感器的硬件和软件进行设计。使用整合型6轴处理运动组件MPU6050、BMP180、HMC5883和STM32组成IMU（惯性测量单元），将数据通过蓝牙发送至手机端，然后显示，并将数据保存在手机端。文中设计的系统具有较好的实时性，且精度满足一般运动物体的检测要求。以上就是我们香港宝典免费大全为您介绍的基于蓝牙技术的运动检测系统设计。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
06-08

2023

蓝牙定位行李箱设计

基于蓝牙定位技术的多功能行李箱的研究与设计为了实现一种能够有效高精度跟踪并且能减轻出行负担的自主多功能行李箱，人们携带蓝牙4.0基站与车载蓝牙设备相对应，陀螺仪数据传给行人携带的蓝牙基站并由蓝牙基站向外广播，车载蓝牙得广播中的陀螺仪的数据，并结合蓝牙信号自身的RSSI值，传给运输车上处理器运算，两项数据相互校正从而控制运输车精确跟踪。一、蓝牙定位行李箱系统操作流程系统的总体控制流程为：步骤1：启动运输车上系统总电源；步骤2：开启用户携带设备；步骤3：使用用户携带设备进行身份验证来启动运输车的定位系统以及动力系统；步骤4：等待适当时间，进行系统初始化及自校正；步骤5：运输车端读取数据并进行运算控制；循环第5步，从而控制整个运输车的运行。使用结束后只需关闭携带设备电源并关闭运输车总电源后即可。二、多功能行李箱系统功能介绍系统包括定位数据采集系统以及信息识别装置，负重智能运输车包括定位控制系统、信息识别系统和车辆动力系统。定位控制系统包括：蓝牙主机、加速度计、陀螺仪、电源模块、LED状态信号指示灯和FPGA处理器，通过蓝牙主机得到距离值及加速度计值。电源模块通过DC-DC稳压电路与锂电池相连输出为系统供电，指示灯显示其工作状态，蓝牙系统将信息传递给FPGA处理器。FPGA处理器对获得的数据进行并行处理，并通过一定的算法计算出人的方位。以此来实现自主跟踪导航。信息识别系统主要由电磁继电器以及NFC模块组成，NFC模块由电源模块供电并与FPGA相连接。在将系统电源打开后本系统并不立即工作，使用者需使用人体携带装置中的NFC模块与车载NFC进行互相识别后才能启动系统，进一步提高了系统的安全性。并且从方便使用的角度，现在的智能手机大部分集成了NFC模块，因此同时提供手机APP来方便人们进行身份识别。为了进一步提高系统的安全胜，防I运输车被人偷走等隋况发生，手机APP同时提供报警功能，在蓝牙信号消失后会向使用者发出警报以提醒使用者运输车已经丢失，并且在运输车内内置一个小型电源GPs系统，在主电源被切断的情况下依然可以发出定位信息。车辆动力系统主要由特制车轮，直流电机，直流电机控制板，稳压电路以及36、r锂电池组组成，锂电池组通过稳压电路为直流电机控制板以及直流电机供电，FPGA控制直流电机的转速。不同的转速对应加速，减速，转向等不同的运动方式。人体携带装置包括定位数据采集系统以及信息识别系统。数据采集系统由腰带，蓝牙|4.0基站、陀螺仪、加速度计、电源模块、LED状态信号指示灯组成，装置整体被封装在腰带中，借此固定在人体腰部。因为腰部是人体的运动中心。从而陀螺仪获取人体转向信息，加速度计获取人体移动信息。信息识别系统由NFC组成，通过与车载的NFC进行配对来进行身份验证从而完成运输车的启动以及运输箱开启等行为。三、蓝牙行李箱技术模块介绍（1）蓝牙定位技术：蓝牙定位技术主要用于短距离无线通信，它将无线连接取代有线连接，将固定和移动信息设备组成个人局域网，实现设备之间低功耗、低成本的无线通信。（2）超声波避障技术：利用超声波来检测小车的前方是否有障碍物，小车前方放一个超声波发生器、一个超声波接收器，当超声波发生器发出去的声波遇到障碍物时，这些声波就会被反射回来，这时就利用超声波接收器接受被反射回来的声波，然后再在小车身上面按装一个声波转化器，就可以把反射回来的声波转化成其他的信号。（3）GPS定位技术：GPS是全球定位系统的简称，在跟踪车距离用户有一定距离时，使用GPS来进行定位处理，主要在有人流量较大时使用。（4）爬楼结构：利用一个多支撑的结构，通过中心旋转带动车体前进从而完成上楼的任务，并通过控制端分析地形在爬楼与平地行驶两种模式之间智能切换。总结该系统改变了人们传统的购物和外出习惯，使人们不必担心在上街购物或者出行时拎着重物，只需将物品放在我们的系统箱子内便可以实现轻松购物行走。不仅方便、快捷，而且安全、环保。此系统使用蓝牙技术，不用像普通箱子那样被拖着走，而是能追踪到手机的蓝牙信号，自动跟在主人后面，轻松、省力又安全。以上就是我们香港宝典免费大全为您介绍的基于蓝牙定位技术的多功能行李箱的研究与设计。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
06-07

2023

物联网蓝牙5.0技术

浅析新一代蓝牙5.0无线传输技术一、剖析蓝牙5.0新技术新的蓝牙5.0技术为我们带来不少新改变，为我们展现了更快的传输速度、拥有更低的功耗水平、带来更远的有效距离、新增导航信标功能、扩展物联网功能、具备更便捷的连接方式等等。主要表现在以下几个方面：1.1具备更快的传输速度作为新一代的无线传输技术，蓝牙5.0相比以往的蓝牙4.2LE技术，最显著的改变就是在传输速度上大幅度提升，新版本的蓝牙传输速度上限为24Mbps，远超之前的蓝牙传输速度，更是之前4.2LE版本的两倍。当然，你在实际生活中是不太可能达到这个极限速度的，但是仍然可以体验到显著的速度提升。蓝牙5.0技术让速度实现翻倍。按照现有指标进行推算，预计可以达300米的传输距离以及24Mbps的速度上限。这样的速度，无疑使得蓝牙5.0的功能扩展如虎添翼，为蓝牙设备带来更丰富的应用。1.2拥有更低的功耗水平众所周知，蓝牙是智能便携式终端产品的必备功能，随着智能手机设备和移动支付等应用越来越多需要打开蓝牙才能享受便利功能并逐渐融入人们的生活之中，蓝牙的功耗成为了智能手机待机时间的一大杀手。为此蓝牙5.0大大降低了蓝牙的功耗，使人们在使用蓝牙的过程中再也不必担心待机时间短的问题。作为智能可穿戴设备以及智能家居的主要连接方式，蓝牙5.0所带来的功耗更低、性能更稳定特性，将会在未来促使智能设备的续航难题得以有效解决，展现更丰富的功能应用。1.3带来更远的有效距离蓝牙5.0的另外一个重要改进，就是它的有效距离达到上一版本的4倍，因此，当你拿着手机站在距离蓝牙音箱300米的地方，它还是会继续播放着你喜欢的歌曲。也就是说，理论上，蓝牙发射和接收设备之间的有效工作距离可达300米。当然，实际的有效距离还取决于你使用的电子设备。1.4新增导航信标功能此外，蓝牙5.0的意义不仅仅只是更快更远而已，它还将为定位服务的发展带来提升。蓝牙5.0技术对此添加更多的导航功能，因此该技术可以作为室内导航信标或类似定位设备使用，结合Wi-Fi可以实现精度小于1米的室内定位。譬如，如果你在繁忙的市中心大厦迷路了，你可以使用蓝牙技术，即使在庞大的商业中心也可以找到目的地。1.5拓展物联网功能当前，物联网还在持续火爆，给我们的智能家居带来不少的憧憬。因此，蓝牙5.0技术特别对物联网方面的应用进行了很多底层优化，力求以更低的功耗和更高的性能为智能家居提供服务。之前的蓝牙v4.2已经拥有了一些专注物联网的功能，而蓝牙5.0则将这些功能放在了中心位置。当然了，它更远的作用距离肯定能够提高智能家居的一体化，而更强的传递容量意味着新标准能够允许物联网设备沟通更容易。新的蓝牙5.0将会重新定义蓝牙设备传输信息的方式，让它们从应用匹配设备的模式转化到无连接传输物联网的境界，对应用下载或应用连接设备的需求进一步减少，为物联网的构建带来更多的便捷。1.6带来更便捷的连接方式全新的蓝牙5.0能够增加更多的数据传输功能，硬件厂商可以通过蓝牙5.0创建更复杂的连接系统，比如Beacon或位置服务。因此通过蓝牙设备发送的广告数据可以发送少量信息到目标设备中，甚至无需经过配对。这意味着蓝牙5.0技术将会彻底改变当前的连接方式，简化设备的配对过程。此外，之前的一些蓝牙版本更新只要求升级软件，但蓝牙5.0很可能要求升级到新的芯片。不过，旧的硬件仍可以兼容蓝牙5.0，只是无法享用新的性能而已。二、蓝牙5.0带来新改变在技术上，新的蓝牙5.0标准要比蓝牙4.2标准有了一个全面的提升，无论是通信速度、通信距离还是通信容量都有大幅度的改善。当前，正值物联网通信标准之争日趋激烈，低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy，简称BLE）技术已经成为物联网领域领先的通信标准之一，不过对比其他标准，蓝牙并没有绝对的优势。而这次推出蓝牙5.0却可以通过低功耗蓝牙BLE带来一些新的特性，这无疑为这场标准之争及时补足不少技术资本，在这些新特性的帮助下，蓝牙5.0有望辅助低功耗蓝牙BLE，让它成为物联网最终的无线通信标准。特别是当新的蓝牙5.0的通信速度提高一倍的水平时，这意味着其功耗也减半了，更低的功耗带来很多好处，尤其是在很多物联网应用中，对通信速度的要求并不高，因为大多数物联网应用并不需要传送流媒体，可穿戴产品就是这种应用的典型代表。就以运动手环为例，健康数据主要包括脉搏、步数、锻炼方式等信息，不过，续航时间是一款手环能否成功的关键因素。如果将通信速度提高一倍，那么真正的通信时间最大可减少为原来的一半，所以这就相当于可以把功耗降低到接近原来的一半。功耗减半意味着续航时间延长一倍，这对于可穿戴产品来说就是很大的好处了。众所周知，在可穿戴领域蓝牙已经是应用最广泛的技术标准。蓝牙技术功耗低、传输速度较快，因此在消费物联网领域大获成功，但如果将目光放到整个物联网市场，工程师仍然存在很多选择，还没有人能预测哪种技术标准能够在这个不断发展变化的市场一统天下。所以现在很多产品不得不支持多种连接标准，以适应更多的应用环境。蓝牙5.0将通信速度提高了一倍，BLE的速度得以翻倍，对于目前多数BLE应用而言，蓝牙4.2标准已经够用，所以速度的提升并不会马上带来用户体验的改善。不过，从另一层面来说，功耗却成为了当前可穿戴产品最头疼的问题之一。此外，速度提高将使软件或固件更新用时更少。虽然软件更新并不是常用功能，但由于软件更新时需要下载的数据量很大，所以通信速度提高也能有效降低软件更新时的功耗。蓝牙5.0具备的四倍通信距离意味着蓝牙将抢夺Wi-Fi在智能家居市场的份额。此外,蓝牙5.0也进一步增加了通信距离，这增长通信距离对于BLE的其他应用更是一大好消息，因为不管是蓝牙键鼠还是可穿戴，都可以让用户不再担心由于距离变远而掉线，这一点对于蓝牙耳机尤其重要。三、窥探蓝牙5.0新标准的发展前景蓝牙5.0新标准的确立，无疑带给用户和厂商都是非常大的改变，展望未来，蓝牙5.0新标准又会有哪些市场发展前景呢？下面我们就来一探究竟。首先，对消费者而言，蓝牙5.0新标准的确立无疑带来更大的使用便利。众所周知，现行的蓝牙4.2标准不足以维持连接一户家庭的全部蓝牙设备，当设备增多，就会暴露出连接掉线、不兼容、传输速度变慢等一系列常见的无线网络问题。要知道如果一切如宣传所说，新5.0标准将彻底改变这一情况。得益于蓝牙5.0新技术的改变，升级后的蓝牙信号会展现出更强的抵抗WiFi和LTE信号干扰的能力，能在一定范围内规避堵塞的电波，使家庭的各个数码设备保持信号通畅。追求极简主义的用家把相关外设全部升级为蓝牙版，届时，我们的更高速、更便捷的蓝牙连接已经不再是梦想，不再是遥不可及了。其实，在实际应用上，针对一些有较高需求的蓝牙连接诸如蓝牙智能手表，现行标准已经达到极限的情况，我们也明显察觉到是时候升级了。因为当前的智能手表极大多数依赖与手机的蓝牙连接，蓝牙4.2无线技术的连接方式已经明显制约了智能手表的功能拓展，更成为了制约智能手表继续前进的一个重要技术瓶颈。而蓝牙5.0新标准的正式确立，对于各大智能手表厂商而言，无疑是收益匪浅，可以从蓝牙5.0更高速的无线连接上带来更繁多、更丰富的智能手表功能应用，支持蓝牙5.0连接也会成为新一代智能手表的一大功能卖点而得到用家的垂青和追捧。说得更长远些，其实，蓝牙5.0新标准的确立，开启了我们智能家居应用“物联网”的大门，对物联网来说，蓝牙5.0的诞生的确恰逢其时。有统计机构预计，截至2021年，全世界将有480亿联网设备，其中约三分之一会搭载蓝牙。可以预计，届时全世界的无线连接市场将会更加快速增长，到2021年，预计IC设备的年出货量将达到100亿台。蓝牙5.0的发布预计将在物联网的各个垂直领域创造新机会，因为它可以显著降低系统的复杂程度和成本，并给予设备供应商更大的灵活空间，就是通过蓝牙5.0的新功能、新技术开发新出现的各种应用方式和场景，以丰富我们的物联网智能生活。最后，值得注意的是，当前蓝牙5.0技术所带来的各种功能优势是需要“双向”兼容才能实现的，换言之，除了你的智能手机支持蓝牙5.0之外，所连接的蓝牙设备也需要支持5.0标准才能达到最佳效果。就目前的发展阶段而言，虽然支持蓝牙5.0标准的硬件设备并不算多，但是随着智能家居的不断延伸和发展，蓝牙5.0设备必定会成为未来的趋势。尤其是物联网技术的推进和演变，势必推动蓝牙5.0加速普及，而蓝牙5.0也反之为物联网带来革新性的功能应用，两者相辅相成，相得益彰。总结随着蓝牙5.0的正式推出，它将带来一场新一轮的无线传输技术革命，蓝牙5.0不仅可以提供更稳定的连接，更深层的意义在于它能够推动蓝牙信标在未来物联网设备中的快速普及，更可以为物联网应用提供无缝体验，也将会让我们的真正智能生活之梦可以提早来临，感受物联网带来的便利与智能。以上就是我们香港宝典免费大全为您介绍的蓝牙5.0技术介绍。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
06-06

2023

用药提醒手环设计

基于RFID和蓝牙技术的用药提醒手环设计随着社会的发展与国家医疗事业的进步,人们对健康的要求在提高,按照医嘱要求用药越来越受到重视。在日常生活中很多生活半自理的病人,因为错误用药导致病情恶化,或是用药时间延误导致药效未能发挥作用。所以合理用药、按时用药成为老年人等特殊人群关注的焦点。如果采用本设计——用药提醒手环,不需要像安卓手机一样复杂,也不需要导入药品数据,就可以实现一切信息与医院服务器同步,让病人按时服用药物以保证药物充足的发挥药效。用药提醒手环的推广与使用,可以方便各医院与病人进行联系,并监督需要服用周期药物的病人按时用药。与此同时,也能提高人们对身体健康的重视。本文提出了基于RFID和蓝牙技术的用药提醒手环的设计,手持终端能够对医生开出的药物进行标签扫描、识别,通过蓝牙技术传输至手环终端；手环终端结合医院服务器,随着用药信息存储的更新进行判别,病人通过显示屏自主选择设置用药时间,进而实现用药提醒。这种设计能够满足手环查看时间和提醒用药信息的双重需求,并且使用简便、操作简单、具有普遍性和高效性。一、用药提醒手环系统结构设计1.1总体结构针对老年人等一些特殊人群,考虑到他们用手机不方便等因素,设计了基于RFID和蓝牙技术的用药提醒手环。本设计以STC89C51单片机为平台,由手持终端、手环终端和医院服务器连接端三部分组成。其中,手持终端利用了蓝牙技术和RFID阅读器实现药物信息扫描读取；手环终端接收蓝牙模块发送信息,模拟手环由DS1320芯片、蜂鸣器模块、按键模块设置和OLDE显示模块构成；医院服务器端通过用药信息存储部分实时实现用药信息的更新,更新信息传送至用药管理模块,实现手环信息获取功能。手环整体结构设计图如图1所示。1.2硬件结构设计本设计以STC89C52RC单片机芯片为核心,通过蓝牙模块传输RFID阅读器所获取的药品数据信息；通过用药管理系统与医院服务器连接获取药品的具体服用说明；通过按键自主选择用药时间段；通过时钟模块读取实时时间并定时；通过蜂鸣器和OLED显示屏进行用药提醒和具体用药说明。本设计中存在多个模块,将不同模块的作用相结合,紧密相连,实现数据处理和显示报警等功能。本手环设计提供了单片机控制核心模块、蓝牙模块、蜂鸣器模块、时钟模块、OLED显示模块。二、手环部分硬件设计在硬件设计中,本文主要选取了用药提醒手环的主要硬件进行介绍,详细介绍了模块选取型号、如何与单片机连接通信以及选取模块的优势。2.1蓝牙模块设计蓝牙通信模块是药品标签扫描信息与手环终端交换信息的通道,本设计中用到的蓝牙模块需要以串口模式分别与手持终端的单片机和手环终端的单片机相连。选用的蓝牙模块为HC-06蓝牙串口从机模块,模块上有四个引脚:VCC、GND、TXD和RXD。CSR蓝牙芯片是HC-06蓝牙串口从机模块采用的芯片,供电电压3.3V,有效传输距离10米。能够实现语音和数据同步传输,且抗干扰性好,成本低。2.2时钟模块设计本设计采用DS1302芯片实现手环的定时功能,提供准确的时间信息,患者可根据最合适用药时间的建议自主进行时间设置,确保能够准确提醒用药。DS1302芯片与STC89C51单片机通过I/O、SCLK、RST控制线进行连接。实现了手环时钟的信息,进行定时并提醒,手动选择设置需要设定的时间,单片机系统实时与DS1302芯片时间对比,定时时间到时,由单片机的I/O口控制继电器的开关。2.3蜂鸣器报警模块设计本设计中采用有源蜂鸣器模块,低电平触发,工作电压为3.3V-5V。起到两个作用:(1)在按键按下后蜂鸣器发出声响,模拟按键音；(2)定时报警作用,当时钟模块设定的时间一到,蜂鸣器引脚通过监测继电器开关,检测到低电平进行响铃报警。2.4手环显示模块设计手环显示模块采用QG-2864KLBEG01模块,显示屏的发光单元是有机聚合物发光二级管,即organic/polymerlightemittingdiode,简称OLED。单色屏的一个像素就是一个发光二极管。OLED是“自发光”,像素本身就是光源,所以对比度极高,显示效果很犀利。本模块显示颜色为1/4黄+3/4蓝,但仍属于单色屏,另有“蓝+白”组合色可选。模块接口为8个插针,针脚定义已印在板上,使用串行SPI协议。因为板载稳压芯片U2,模块供电电压可以是3-5V。模块自带中文字库芯片。三、用药提醒手环系统软件设计用药提醒手环的软件设计分为手持终端单片机程序设计和用药管理模块与医院服务器连接更新部分的软件设计,首先设计程序并对最基本应用模块编程,对这些模块进行调试,当调试成功并能实现功能后,再利用它们来开发上一层的模块系统。3.1程序总流程图用药提醒的手持终端对药品标签进行RFID扫描,并通过51单片机对扫描数据进行处理,系统检测蓝牙模块是否连接,检测到连接后将采集的信息通过蓝牙模块提取发送给手环终端。手环终获取药物信息后与用药管理模块相连接,当检测到医院服务器中已更新患者用药相关数据,则提取信息,采用模拟IIC通信方式将建议用药时间通过LCD12864显示屏显示出来,患者自主手动选择用药时间,通过DS1302芯片记忆定时,进而实现用药提醒功能。3.2RFID阅读器标签扫描信息RFID(Radio Frequency Identification)是短距离标签识别技术的一种,阅读器可接收和发送射频信号,对电子标签进行读写。本设计中采用的是主动式RFID标签,周期性的发送ID信号,阅读器可直接获得RFID标签的信息并将信息发送给与RFID相连的51单片机。3.3用药管理模块信息的获取用药管理模块是整个系统的逻辑分析判断部分,读取蓝牙模块发送的信息,通过指针获取的方法与医院服务器的信息进行分析和判断,并显示出判断结果,实现获取患者用药信息的功能。本系统的用药管理模块能够实现用户用药信息进行实时监控的功能,向医院服务端发送相应的信息来记录某日应服用药物。总结本文结合了RFID阅读器识别标签技术、蓝牙通信技术以及与医院服务器相连接的用药模块管理系统,设计了针对老人、盲人等特殊人群的用药提醒手环管理系统。本设计突破了传统安卓手机提醒系统的复杂性,操作简便,实现了半自动化的用药提醒,使用过程中只需要患者根据用药建议手动选择用药时间段,其他功能均可由系统程序运作自动完成。此外,本系统以手持终端和手环为载体,使用时只需将手环戴在手腕上,无需特殊的携带方式且手环中的DS1302芯片可以实现手表的功能,免除了繁重复杂的设备模式。以上就是我们香港宝典免费大全为您介绍的单片机技术详情。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商，出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案，还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
06-05

2023

蓝牙宠物穿戴设备

近年来随着物联网、大数据、云计算以及硬技术的飞速发展，可穿戴设备成为当前一个热门课题。现在大多数人对生活的追求逐步升级，对宠物的关注更为突出，可穿戴设备受到大多数宠物主人的青睐。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大而复杂的功能，可穿戴设备将会对我们的生活、感知带来很大的转变。可以预见的是，物联网时代的全面到来，使得智能宠物穿戴设备领域让人们有了更多的期待。一、智能宠物穿戴设备设计方案基于蓝牙无线控制的智能宠物穿戴设备的硬件系统主要通过蓝牙模块、音乐播放模块、振动计步模块、温度传感器。以单片机为整个系统的核心，通过蓝牙控制各个模块的运行。当宠物处于灯光环境较弱情况时，可通过蓝牙控制开启照明系统；照明模块主要由简单的LED灯构成，协调照明控制程序，通过蓝牙模块来控制。宠物在运动状态时，可以开启示步模块，宠物每行走一步则LED灯循环一个；此模块主要由彩色的LED灯构成，协调震动开关来控制示步模块的运行。温度传感器DS18B20通过单总线与STM32单片机进行通信，实时的监测宠物的体温。DS18B20所传回的数据是通过蓝牙接口反馈给用户的。音乐播放主要以MP3+WAV+WMA音乐模块为核心，还具有其他的与播放的相关操作。这个模块主要是由串口来控制的，STM32单片机发送相关的指令然后模块识别相关的指令就可以实现音乐的播放、暂停和切歌的功能。蓝牙模块作为本设备与外界的一个接口，用户能够通过智能手机对于设备进行实时监测与控制。在硬件方面主要是通过串口与STM32单片机进行通信，然后单片机识别蓝牙模块所传回的指令，然后对系统进行一个整体的控制。二、智能宠物穿戴设备硬件系统2.1单片机最小系统本系统的核心控制系统是STM32F103单片机，STM32F103是基于超低功耗的ARMCortex-M3处理器内核，工作频率高达72MHz，片上集成512KB的Flash存储器、64KB的SRAM存储器。该微控制器中集成复位电路、低电压检测、精确的RC振荡器等电路，该微控制器最多多达13个通信接口，其中包含5个USART接口。因为在本设计系统需要较多的串口，所以STM32单片机微控制器是该系统的最佳选择。2.2蓝牙电路设计本系统的蓝牙模块采用的是ATK-HC05蓝牙串口模块。该模块是一款高性能主从一体蓝牙串口模块，可以同各种带蓝牙功能的电脑、智能手机、PDA、PSP等移动终端配对，该模块支持较宽的波特率范围：4800MHZ-1382400MHZ；并且该模块兼容5V或3.3V单片机系统，可以很方便与该产品进行连接。另外，模块自带了一个状态指示灯，在模块上电的同时（或上电之前），此时处于慢闪状态（1秒亮1次）；在模块处于上电的时候，此时处于快闪状态（1秒2次），表示模块进入可配对状态；当模块配对成功，此时处于双闪状态（一次闪2下，2秒闪一次）。HC05_Init函数用于初始化与ATK-HC05连接的IO口，并通过AT指令检测ATK-HC05蓝牙模块是否已经连接；HC05_Get_Role函数用于获取ATK-HC05蓝牙模块的主从状态；HC05_Set_Cmd函数是一个ATK-HC05蓝牙模块的通用设置指令，通过调用该函数，可以修改ATK-HC05蓝牙串口模块的各种设置；HC05_CFG_CMD函数专为USMART调试组件提供，专用于USMART测试ATK-HC05蓝牙串口模块的AT指令，如果在不需要串口调试的时候，可以将该函数删除。在main函数里面，通过判断是否接收字符串指令来决定每个功能的运行,所以我们设置每个按键的发送内容分别对应相应的操作，就可以实现对整个系统的控制。设置完成后，就可以通过移动端控制系统的各项功能，同时移动端还可以接收来自系统的同步数据。2.3示步模块电路设计本系统中的示步模块采用的是当前广泛使用的振动传感器。该振动传感器的核心技术是SW-18020P弹簧型无方向性触发开关；是一种广泛使用的报警检测传感器，通过内部的压电陶瓷片加弹簧重锤结构感受机械运动振动的参量（如振动速度、频率、加速度等）并转换成可用输出信号，然后经过LM358等运放放大并输出控制信号。当宠物处于静止状态时，振动开关呈断开状态，输出端输出高电平，绿色指示灯灭；当宠物处于运动状态时，振动开关瞬间导通，输出端输出低电平，绿色指示灯亮。输出端与单片机直接相连接，通过单片机检测到高低电平，最后通过高低电平控制该设备的示步灯的亮灭。当宠物处于运动状态时，示步灯通过程序产生循环关系，示步灯循环闪亮，达到宠物示步的效果。2.4音乐模块电路设计本系统采用的音乐模块是以MY1690-16S MP3主控芯片位核心，支持MP3、WAV格式双解码。该模块内置3W功放，可以直接驱动3W的扬声器。该模块内置标准的UART异步串口协议。可以通过MAX3232芯片转换成RS232电平或者通过USB转TTL模块与PC通讯调试。该设备中STM32单片机通过串口给MY1690-16S芯片发送相应的字符串指令，然后芯片判断字符串指令进行相应的音乐操作，比如：播放、暂停、切换等；如果指令错误，则不进行任何的操作。2.5温度测量模块电路设计系统的温度测量模块采用目前使用最多的DS18b20温度传感器为核心元件。DS18b20与微处理器通信时仅需一条口线即可实现与位处理器的双向通信，DS18B20在出厂时以设置为12位数据，读取温度数据时共读取16位，然后把后11位的2进制转化为10进制后再乘0.0625即为所测温度值。前5位数字为符号位，当前5位数值为1时，读取的温度为负数；当前5位数值为0时，读取的温度为正数，测量结果以数字量方式串口传输。DS18b20支持多点组网技术，多个DS18B20可以并联在一条总线上，每条总线最多只能并联8个，达到多点测温，实现全方位测温。三、智能宠物穿戴设备软件设计和测试在系统上电之后，STM32单片机首先对系统进行相关的初始化。初始化主要包括对系统时钟进行配置，之后便对设备用到的两个串口进行配置，并对串口进行配置，其中这些配置主要有设置串口时钟、管脚、波特率、数据帧格式以及优先级进行配置，将蓝牙所用的串口的优先级设置成最高优先级，音乐模块用到的串口配置为较低的优先级。对于蓝牙所用的串口中断处理函数，以及音乐模块的串口只需要能够发送相关的指令即可，即对printf()函数进行重定向即可。除了对于串口的初始化之外还有对于系统外部中断以及普通GPIO口的初始化。对于外部中断的初始化时，首先对于相关的外部中断GPIO口进行时钟以及管脚配置，之后再配置相关外部中断的模式以及优先级的配置。对于外部中断函数，系统进入外部中断后系统中相关统计步数的变量加一，然后控制示步灯循环向前闪烁一个。对于普通GPIO的配置只需设置好时钟以及GPIO的相关模式即可，以及对DS18B20的控制函数以及读取数据的函数进行编写。在前面的步骤完成之后，单片机主要进行的工作是查询系统中相关的中断。对于蓝牙串口，主要用于接收指令并且进行判断，然后对不同的指令进行不同的操作。在系统运行时，首先需要输入密码连接设备的蓝牙装置，当蓝牙连接成功，可以在适应的范围内进行相应的功能操作。然后通过移动终端按键给单片机发送字符串指令，在上面的发送指令区中显示出所发送的指令数据；当单片机接收到相应功能的指令字符串，就会将监测到的相应数据发送到移动终端，最后在移动端的数据显示框中显示出来。总结基于蓝牙无线控制的宠物穿戴设备系统是硬件技术与移动终端相结合，是在物联网技术的基础上发展而来的，它将宠物服饰与智能化硬件相结合，本设备的设计达到了现代化智能宠物穿戴设备的基本要求，本系统具有运行稳定、简单易操作、开发成本低廉等优点，具有市场推广性。
06-04

2023

红外与蓝牙通讯对比

红外线通讯技术与蓝牙技术比较目前比较流行的短距离无线通讯技术就是蓝牙技术（Bluetooth）。蓝牙技术与红外线技术的区别就在于：红外线通讯是通过红外光线传输数据，而蓝牙技术是通过频率为2.4GHz的微波来进行数据传输，蓝牙技术的特点受微波传输特性的影响，它的通讯距离可以达到数十米甚至数百米，同时还可以绕过障碍物甚至是对障碍物进行穿透来传输数据，并且还可以同时连接多个通讯对象。因此，红外线会不会被蓝牙这种更新的通讯技术淘汰呢？笔者就这些问题进行分析讨论。一、红外线数据通讯技术与蓝牙通讯技术的定义1.1红外线通讯技术的定义红外数据协会的简称是IRDA，红外线数据通讯技术的基础是由IRDA制订的一系列红外数据通讯标准形成的。红外线通讯技术是一种点对点的数据传输协议，是传统设备间连接线缆的一种替代。其通讯距离一般在0到1米之间，最快的传输速度可以达到16Mbps，通讯介质则为波长为900nm左右的近红外线。1.2蓝牙通讯技术的定义东芝、爱立信、IBM、Intel与诺基亚在1998年5月共同提出的近距离无线数据通讯技术标准就是蓝牙技术（Bluetooth）。其能在10m的半径范围内实现点对多点的无线数据与声音传输，其数据传输带宽1Mbps，频率在2.402到2.480之间的电磁波是其通讯介质。蓝牙技术是无线电通信技术的一种，它的传输距离短、成本低（进行无线通讯时完全免费），它能够有效的简化掌上电脑、笔记本电脑与移动电话以及手机等移动通信终端设备间的因特网的通信。采用低能耗无线电通信技术来实现语音、数据、视频传输方面的无线传输就是蓝牙技术产品。其传输的速率最高可以达到1Mbps，以时分方式进行全分工（同时发送和接收信号）通信，通信距离为0.1到10m。如果配置上功率放大器，可以使通讯距离增加到100m。目前，225m的产品已经在MSI的实验室通过测试。蓝牙能够在移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz频带，带宽为1Mbps。二、红外线通讯技术与蓝牙通讯技术的不同特点2.1红外线通讯技术的特点红外线通讯技术的应用很广泛。目前世界范围内广泛使用的无线连接技术就是红外线通讯技术，现如今很多硬件与软件平台都支持红外线通讯技术，其主要是利用数据电脉冲与红外线脉冲之间的相互转换来进行无线数据收发，用来取代点对点的线缆连接。目前新的红外线通讯标准可以将早期的通讯标准兼容，而且具有小角度（30度锥角以内）、短距离、点对点直接数据传输、保密性强、传输速率这些特点。目前，4Mbps速率的FIR技术已经被广泛使用，16Mbps速率的VFIR技术也已经发布。红外线通讯技术得到了很多厂家与消费者的共同认同。目前，全球范围内的众多软硬件厂商已经支持并采用了红外线通讯技术。各主流软件和硬件平台也提供了对红外线通讯技术的支持。移动计算与移动通讯设备中广泛应用红外线通讯技术，而巨大的装机量使红外线无线通讯技术拥有了庞大的用户群体。红外线通讯技术的植入成本低。因为很多系统芯片都有红外线通讯控制电路，所以，只需要添加红外线收发器就可以在系统里植入红外线功能，这样就很大幅度的降低了红外线通讯技术的植入成本。目前大批生产已经可以将植入成本控制在3美元以内。然而，世界上没有完美的产物。通讯距离短就是红外线通讯技术的主要缺点。在通讯过程中设备不能移动，只要遇到障碍物就会中断通讯，而且目前广泛使用的SIR标准的通讯速率也比较低，仅仅只有115.2kbit/s。事实上，取代线缆连接进而进行无线数据传输是红外线通讯技术的主要目的，因此其功能才会显得单一、扩展性也比较差。2.2蓝牙通讯技术的特点蓝牙通讯主要工作在全球开放的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段，其通过跳频频谱扩展技术把频带分成若干个跳频信息（hop channel）。系统中的无线电收发器可以在一次连接中按一定码序列不断地从一个信道“跳”到另一个信道。而一台蓝牙设备可以与七台蓝牙设备同时建立连接，其数据传输速率可以达到1Mbps；并且具有低功耗、通讯安全性好等特点。利用蓝牙技术可以在有效的范围内越过障碍物进行连接，而且在通讯视角与方向方面没有特别要求。蓝牙技术可以广泛支持语音传输，而且组网简单方便。蓝牙技术有很好的应用前景。蓝牙技术是一种新兴技术，目前还未广泛投入应用。许多蓝牙设备还处于实验室试验阶段。然而，可以肯定的是现在很多具有红外线数据通讯功能的设备在将来一样可以使用蓝牙技术来进行无线连接。另外红外线技术无法实现的某些特定功能可以利用蓝牙技术的网络特点与语音传输技术来实现，例如无线电话、多台设备的组网等等。目前蓝牙技术已经获得了两千余家企业的响应，因此已经拥有了巨大的开发与生产能力，而且还具有很高的知名度，广大消费者对这一技术也非常有兴趣。目前蓝牙技术的植入成本比较高，到发展成熟阶段会有所改善。USB接口蓝牙适配器、蓝牙PC卡与蓝牙手机的产品已经面向市场，然而售价普遍很高。由此看来，蓝牙早期发展阶段植入成本还是比较高的，估计批量生产植入成本可在30美元内。等到蓝牙技术发展成熟时，植入成本可以控制在10美元内。然而，蓝牙技术与红外线技术以及世间万物一样，都存在缺点。蓝牙技术缺点也是通讯速率、安全性都不是很高，但成本却是比较高。结束语总而言之，蓝牙技术拥有较大的优势，然而因为目前蓝牙技术还处于发展初期，多方面条件的都能对其有所制约，并且蓝牙技术的植入成本很高、通讯速率也比较低、技术也不太成熟，其发展与普及仍需要经过市场的磨炼与时间的考验，其自身的技术也有待与不断完善与提高。然而，红外线通讯技术技术成熟、成本低廉、兼容性好、通讯速率高等特点，且获得了广泛软硬件的支持与使用，是应用范围十分广泛。虽然，蓝牙技术最终可能会取代红外线通讯技术，但这个过程还需要很长的时间。在这个时期里面，近距离无线数据通讯领域里的重要角色仍然会是红外线通讯技术。蓝牙技术与红外线技术都有自身的优势与不足，我们可以断言，未来的一段时间里，这两者会出现互相竞争、互相促进、互相补充的发展局面，这将会对短距离无线通讯技术体系的完善有很好的促进。以上就是我们香港宝典免费大全为您介绍的红外线通讯技术与蓝牙技术比较。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
06-03

2023

蓝牙温湿度监测系统

基于蓝牙通信的温室温湿度监测系统设计中国是一个农业大国，自古以来农业在国民生产中占据着重要地位。随着我国进入新时代，我国各个行业的迅猛发展，尤其是国家对农业的投入成本日益增大，促使了我国由传统农业向精准农业的快速转变。现代温室通过科学技术实现了对温室环境参数的监测，更好的实现了对温室的控制使用，改变了过去靠天吃饭的现状。温室大棚技术虽然取得的快速的发展，但在温室环境监测方面还存在一定的局限性，限制了我国温室农业的长远发展。基于蓝牙通信的温室温湿度监测系统正是在这样的背景之下，立足于研究符合我国国情的温室监测体系，具有一定研究价值和现实意义。一、温室温湿度监测系统总体方案设计基于蓝牙通信的温室温湿度监测系统主要关键元件选择部分为以下几个模块：温湿度采集模块、温湿度显示模块以及蓝牙通信传输模块，接下来将重点叙述完成这个系统功能方案的选择与设计。（一）作为核心控制系统的单片机的选择是重点之一，考虑其系统设计性价比，工作的稳定性，便于开发和功耗等因素。基于以上几点要求系统采用51系列单片机作为硬件核心，以STC89C52作为代表，该系列单片机具有低功耗、双DPTR、C语言代码编写简单、通用性强等优点。（二）显示模块是人与机器最直接交流的窗口，为了实时显示温室温湿度监测系统的状态以及操作状态，系统通常设计有显示模块，通常采用的显示模块有LCD12864显示屏和LCD1602显示屏。由于系统不需要显示丰富的内容，只需要显示温度数值即可，因此系统选择LCD1602显示屏。二、温湿度监测系统主控芯片的选择与设计基于蓝牙通信的温室温湿度监测系统采用STC89C52单片机，该单片机既可以满足基本要求，又具有简单的记忆存储功能，而且价格相对便宜，STC89C52单片机设计所使用外部管脚P0、P1、P2、P3口都可以作为I/O口使用，既可以作输出口，也可以作输入口。三、温湿度传感器的选择与设计DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。四、LCD1602显示模块设计在单片机控制系统中，使用LCD1602来显示温度、温度的上限值、下限值。液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。五、蓝牙通信模块设计为了能够及时实时对温室空气温湿度进行监测，系统利用蓝牙通信模块与手机进行连接，可以直观随时观察空气中粉尘及温湿度的相应值并作出决策。基于蓝牙通信的温室温湿度监测系统采用SPP-CA蓝牙模块，该蓝牙模块支持UART接口，并支持SPP蓝牙串口协议，具有成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高等优点，只需配备少许的外围原件就能实现强大的功能。总结由于温室环境监测复杂，我国在温室环境监测方面还存在一定的局限性，正是在这样的背景之下，设计一种基于蓝牙通信的温室温湿度监测系统。系统通过蓝牙通信模块将温室中的空气中温湿度测量值发送到手机APP上，可对温室温湿度进行实时监测，对实时掌握温室温湿度并对温室环境控制提供基础数据，具有较强的实际应用意义。具有一定研究价值和现实意义。以上就是我们香港宝典免费大全为您介绍的基于蓝牙通信的温室温湿度监测系统设计详情。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
06-02

2023

蓝牙BLE模块系统

BLE软硬件模块及系统组成本文基于BLE模块，方案从硬件电路的选型设计，到软件功能的实现，最后组成物联网系统，实现智能设备的定位控制；1.物联网的基础是智能设备硬件模块，2.物联网的实现是将智能设备模块嵌入的电器设备中并配以软件的支持，3.物联网到室内定位控制系统是在完成1、2的基础上加入算法模型，本文将详细介绍BLE的硬件与软件部分。一、BLE硬件系统模块硬件电路的设计主要有3个重要模块和1个功能模块，3个重要模块为主控设计、电源设计、天线设计，本文将主控模块和电源模块归纳入主控电路设计，下文将详细介绍。1.1主控电路设计本课题设计采用CSR公司的CSR1010作为CPU主控芯片，其特性是：拥有64KB的运行内存和64KB的储存内存、蓝牙低功耗输出的最大功率为75dBm、蓝牙低功耗接收信号的功率下限为-92.5dBm、支持蓝牙4.2规范，主机协议栈包括ATT、GATT、SM、L2CAP、GAP等，睡眠模式下电流小于900nA、采用32.768KHz和16MHz的双晶振系统时钟，前者用于睡眠模式下，而后者为正常工作时钟、开关电源供电、可编程的通用PIO控制器、10位高精度的内置ADC、12个数字的PIO口、3个模拟的AIO口、支持UART串口通信，I²C通信、SPI总线对EEPROM烧写、外置flash芯片、支持SPI仿真、支持4路PWM模式、中断唤醒和看门狗功能。设计的总原理图如图4.1所示：（1）EEPROM电路设计：CSR1010不存在内嵌的程序存储器，因此在设计时外接了一块存储容量为512Kb的EEPROM芯片，芯片型号为AT24C512，对模块小型化的要求，封装选为8-lead SOIC，其中1、2、3引脚为地址位，4和8分别为GND和VCC，5为数据引脚SDA，6为时钟引脚SCL，7为写保护引脚。其原理设计如图4.2所示：通过SPI总线将程序烧入该芯片。（2）时钟电路设计：芯片采用的低功耗设计方案是：正常模式和睡眠模式相互交替工作来实现低功耗输出。睡眠模式下采用低速时钟，其晶振频率为32.768KHz，工作模式下采用则采用晶振频率为16MHz的高速时钟，这种双晶振的设计优点是：时钟更加准确，减少内部时钟分频带来的损耗，其电路设计如图4.3所示：（3）电源电路设计：电源模块的设计是保证整个电路稳定工作的首要因素，输入电源模块和驱动电路模块设计如图4.5所示：VDD_BAT即输入的总电源，其阈值大小在1.8v~4.4v之间，将47uf的大电容并接一个铁氧体（在总电路设计中画出），实现储能和滤波，防止冲击电流对电路的损坏；VBAT_REG_IN和VDD_CORE的阈值大小是0.8v~1.35v以及0.65v~1.2v，这两部分模块的功能是为数字电路模块提供稳定的工作电压，可通过软件编程实现VDD_CORE的电压控制。课题研究的一项重要工作是将BLE智能控制模块嵌入电器中，在电源上实现工频电到直流电的转化；设计中对24v恒压直流电进行降压稳压处理，导出3.3v恒压源供给芯片使用，即图4.5中的VDD_BAT等于3.3v，具体设计电路原理图如图4.6所示：图中VBAT为输入的电压24v，采用5.6v的稳压二极管和J3Y的三极管组成放大电路，输出5v电压给LM117供电，其中LM117是稳压IC芯片，本设计采用LM117-3.3型号，即输入电压控制4.75v~10v，输出电压恒定为3.3v，电流阈值为0~1A。1.2天线电路设计天线的匹配程度将直接影响电磁波信号的传输质量、传输距离与信道模型的准确性。蓝牙常用的天线有倒F天线、蛇形天线和集成的陶瓷天线，这里介绍前两种类型。（1）倒F天线：倒F天线是一种四分之一波长的天线，天线有两个方向，一端接GND，另一端作为射频信号的发射末端，反馈点位于两端之间，这种结构的天线结构简单，设计方便，成本低；它的缺点是带宽较窄。（2）蛇形天线：蛇形天线的长度取决于它的几何结构和近地距离，本文参照蛇形天线的物理性质，通过HFFS仿真设计获得天线的模型结构。根据蓝牙的工作频段该天线的中心频率为2.44GHz；本课题的板材选用FR4，相应的介电常数为4.5，损耗角为0.02，板厚选择为0.8cm，其中，芯片的7引脚是RF端口，理论上需要将端口后的特性阻抗匹配到50Ω，因此通过HFSS软件仿真，获取天线的长度和宽度。1.3功能电路设计BLE最小系统板引出多个I/O口实现与功能电路的对接，CSR1010芯片一共有32个引脚，其中有12个PIO引脚，设计时利用PIO9、PIO10和PIO11三个引脚作为功能模块的输出端口，输出端口接三级管驱动电路，通过I/O口输出的高低电平使三极管工作在开关状态，即饱和状态和截止状态的交互变化，其中三极管的集电极接上拉负载。二、BLE软件模块软件功能的实现分为2大模块：首先，是CSR1010主控CPU芯片的编程，驱动智能设备工作，实现多个智能设备之间通信与电器设备的直接控制；然后，对移动终端的编程与软件优化，完成用户与智能控制设备之间的信息交互与电器设备的间接控制。2.1蓝牙相关协议BLE的协议栈是实现蓝牙相关功能的基础，BLE4.2的协议栈中主要分为两大模块1.主机（host）和2控制器（controller），其协议框架如图4.10所示。其中控制器主要包括BLE的物理层协议以及链路层协议在此不再赘述，主机层从下往上包含了逻辑链路控制适配协议（L2CAP）、属性协议（ATT）、安全管理器（SM）、通用属性协议（GATT）和通用访问协议(GAP)。（1）逻辑链路控制适配协议（L2CAP）：L2CAP是BLE协议栈的核心之一，是基带的上层协议，它的功能是将基带递交的数据转化为分组的格式，以便上层应用的调用，且只支持异步无连接数据（ACL）。L2CAP根据不同功能定义了3种信道：1.用于多个设备之间的面向连接信道，2.作为广播的无连接信道，3用于创建命令的信令信道。（2）通用属性协议（GATT）：GATT是建立BLE连接的基础，主要功能是发送或者接收信号的属性数据段，实现2个设备数据交换，它通过定义服务（Service）和特征（Characteristic）实现BLE的通信，其中一个服务下包含了多个特征数据段，每个特征都具有唯一标识的16比特或者128比特的UUID；在连接方面，GATT定义了一个Master主控设备，能同时连接多个Peripheral从设备，因此在实验过程中可以出现一个移动终端能同时控制多个BLE设备，而一个BLE设备只能被一台移动终端连接控制，它实现的原理是一个BLE设备被连接后将不再发送请求连接信号；这里引入了多个BLE设备自组网的概念，即从设备会间歇性的发给主设备请求被连接信号。（3）通用访问协议(GAP)：在BLE协议框架中GAP是面向应用层的协议，它定义了BLE设备的2种通信方式：连接通信和广播通信；同时上文提到的主设备与从设备是在GAP规范中定义的，通过HCI命令实现设备的扫描、连接、通信、中断等功能。其中广播通信有2种实现方式，广播数据与扫描回复，前者是作为信号发生器向外辐射广播，后者实现了来自GATT层数据的处理。2.2驱动模块智能设备驱动模块编程，涉及蓝牙协议规范的编写，以及软件驱动层实现电路功能，使用的软件为CSRµEnergy SDK 2.4.5.13(xIDE)；APP设计是在移动终端设备上编程，实现用户信息的交换，这里采用Android4.3系统与android studio编程环境。（1）驱动模块：软件驱动模块分为3部分内容：协议规范的实现、I/O口编程实现电路功能和Mesh自组网驱动编程。（2）协议规范的编写主要是GAP和GATT这两点内容：GAP实现的功能函数：将BLE设备名称写入EEPROM gapWriteDeviceNameToNvm()、更新设备名称updateDeviceName()、对GATT的信息进行读操作GapHandleAccessRead（）、对GATT的信息进行写操作GapHandleAccessWrite（）等；GATT实现的功能函数有：设置广播参数gattSetAdvertParams（）、广播定时器执行gattAdvertTimerHandler（）、开始广播GattStartAdverts（）以及停止广播GattStopAdverts（）。如图4.11所示：该图表示BLE智能设备在协议规范中注册、广播与连接的流程图。（3）I/O编程：首先，初始化应用的时钟、硬件、数据结构，注册固件在数据库中的属性，编写系统事件驱动；然后，对CPU芯片的12个PIO口以及一些寄存器进行编写，其中包括对4路PWM进行设置，它实现的方式是通过调制脉冲频率、周期、占空比，实现对三极管电路的开关频率的控制；并以查找表的形式输出电流，即查找预设表中所对应的输出值。（4）Mesh自组网编程：主要通过几个功能函数对Mesh信息的处理，包括数据初始化、读/写GATT的消息、通知和答复GATT从设备、以及对Mesh事件的编写；BLE设备在Mesh网络有3种状态：未连接、连接中、已连接，其中连接中状态到已连接需要发送网络密钥。2.3APP设计APP软件的功能是实现了对功能电路的控制和室内定位导航的控制；课题采用基于android4.5系统的移动终端，其中，BLE功能模块对android系统的最低要求是4.3版本，该版本以上(包括4.3)系统提供了BLE的适配器、管理器等功能模块；其实现步骤为1.蓝牙管理器（BluetoothManager）对象实例化，2.通过BluetoothManager获取蓝牙适配器（BluetoothAdapter）的实例化对象，3.打开蓝牙即对适配器的实例化对象使能，4.搜索蓝牙，5.创建蓝牙设备，并连接。三、BLE智能设备控制系统及功能架构CSR1010芯片设计的最小系统板作为智能设备的控制单元，功能电路设计为智能照明的MESH灯，将最小系统板嵌入功能电路模块，实现手机移动终端对该智能设备的控制；在室内部署智能控制设备作为BLE基站，并向空间辐射信号，每个基站发射出具有唯一UUID标识码的广播信号，通过不同基站组建的RSSI网络实现室内定位的控制与导航。系统框架依次为移动终端、最小系统板、功能照明模块。对于复杂的室内空间，部署BLE智能照明设备的间隔距离为8米，有效的控制精度与成本。总结本文首先从芯片选型与功能结构方面介绍硬件电路的设计，包括时钟电路、天线电路、功能电路、及电源驱动电路；然后，软件方面先从L2CAP、GATT、GAP等介绍了BLE协议栈的实现与应用，以及功能驱动模块与Mesh自组网的实现，再结合手机终端简述了智能设备控制与室内定位导航、路径规划等功能实现的原理；最后，简要概述室内定位控制系统的架构组成。以上就是我们香港宝典免费大全为您介绍的BLE软硬件模块及系统组成。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
06-01

2023

蓝牙红外报警装置

基于蓝牙和红外传感器的报警装置设计蓝牙技术是一种支持设备短距离无线技术标准的代称，在物联网技术快速发展的时代，成熟的BLE(Bluetooth low energy)无线网络已成为物联网技术里的主角，主要用于在短距离环境下不同设备之间进行数据交换。本文应用蓝牙4.0BLE结合PIR人体红外传感器,设计了一个危险位置报警装置。该装置由一个主机拖两个从机构成,从机安装在危险位置，通过人体红外感应模块检测是否有人到达了危险位置，检测到后产生危险信息，发送给主机，主机接收到危险信息后通过播报语音信息进行报警，然后通过按键电路清除报警。可通过该装置的设计、开发与实验，学习与实践基于蓝牙的无线通信技术。一、蓝牙协议浅析蓝牙协议是一系列的通信标准，蓝牙设备之间需要共同按照这一标准进行数据通信。蓝牙协议的具体体系结构主要包括蓝牙主机、主机控制器、链路管理器、音频模块、基带与链路控制器、射频几个部分。其中，蓝牙主机还分为应用程序、主机控制接口以及高层协议三个部分。协议的具体实现形式是协议栈，BLE协议栈将各个层定义的协议都集合在一起，以函数库的形式实现，实现了函数化处理，方便用户调用。不同厂商根据自己产品的性能开发了自己的协议栈，并给用户开放部分应用层API(Application Programming Interface)，供用户直接调用。BLE涉及电子、通信、电路等多学科的知识，对于初学者来说使用BLE协议栈进行开发难度较大，可以尝试下面的思路:其一对BLE无线网络的开发进行简化，不需要深入研究复杂的BLE协议栈，直接从应用层入手，使用C语言程序进行开发；其二对在Bluetooth-L E低功耗蓝牙中进行数据采集，只需要开发传感器函数，在应用层读取传感器函数即可；其三对数据采集周期进行定时，定时时间到唤醒BLE工作，这样可以做到节能处理。二、基于蓝牙和红外传感器的报警装置系统设计2.1系统硬件设计本装置可以安装在家庭里，如阳台、飘窗、门口等家长认为比较危险的地方，当儿童到达这些危险位置时，就会发出警示信息，提示儿童所处位置危险，同时也提示家长儿童到达了危险地方,这样可以避免儿童发生危险，本装置也可以辐射用于行动不便的人群。系统硬件电路的设计主要是应用三个基于CC2540芯片研发的低功耗蓝牙射频模块,其中之一作为主机，另外两个作为从机，构成一个微型的BLE无线网络。其主要功能为系统上电，液晶显示屏显示配对成功之后，从机接收到人体红外感应的有效信号后发送给主机，主机接收到从机发送来的信息之后，驱动语音模块播放语音信息进行报警，通过按键控制电路停止语音播放，解除报警。其中自检按键电路是用来检测主机是否工作正常，检测告警是否正常。此电路还可以扩展,增加低电量指示电路，用来监控三个蓝牙模块的电源电量，当检测到电量过低时通过指示灯闪烁或蜂鸣器鸣叫报警，保障该装置正常使用。本装置中应用的人体红外感应模块型号为HC-SR501,该模块是基于红外线技术的自动控制产品，该模块功耗低、体积小、灵敏度高、可靠性强，具有超低电压工作模式，广泛应用于自动控制产品和自动感应电器设备中。同时为了增加感应角度范围，本模块外罩了圆形透镜，这样可以使探头四面都能感应，而左右两侧的感应强度和感应范围均比上下两个方向大。该模块的感应时间和感应范围可以手动调节。具体调节方法为:①增大感应距离：顺时针旋转调节距离电位器，增大感应距离，距离可增大到约7米左右；②减小感应距离：逆时针旋转调节距离电位器，减小感应距离，距离可减小到约3米左右；③加长感应延时时间：顺时针旋转调节延时电位器，加长感应延时时间，可加长到约300S左右；④减短感应延时时间:逆时针旋转调节延时电位器，减短感应延时时间，可减短到约0.5S左右。使用时，通电后该感应模块约用一分钟左右的时间进行初始化，在初始化过程中该模块会间隔地输出0—3次,初始化结束后进入待机状态，待机之后若红外传感器模块感应到人就会输出高电平信号，否则，输出低电平信号。2.2系统软件设计基于TI公司的BLE协议栈进行本装置系统软件的开发，BLE协议栈包含了BLE协议所规定的基本功能，这些功能是以函数的形式实现的，为了便于管理这些函数集,BLE协议栈内称为OSAL(Operating System Abstraction Layer)。整个系统软件的设计分为主机和从机两部分。（1）主机：在系统初始化完成后启动从机发现，并设定周期性的连接状态检测，如果发现从机设备连接状态处于中断情况则重新连接。主机接收到从机的告警消息则告警，直到从机发来告警清除消息或者主机的按键清除消息。（2）从机：系统初始化完成并和主机建立连接，如果收到红外传感器触发的告警信号，则向主机发送告警消息，并配合主机完成链路中断之后的恢复。从机向主机发送数据，需要调用GATT_Notification函数实现，该函数会调用协议栈里面与硬件相吴的函数最终将数据通过天线发送出去。总结BLE低功耗蓝牙技术在众多行业领域中得到了广泛的应用，本文设计的基于蓝牙和红外传感器的报警装置，可以作为儿童和老年人的安全卫士，可应用在家庭中，也可应用于企业中。随着技术的发展和不断完善，BLE低功耗蓝牙技术将使我们的生活方式和工作方式更加智能化。以上就是我们香港宝典免费大全为您介绍的基于蓝牙和红外传感器的报警装置设计详情。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
06-03

2022

单片机接口技术应用

单片机接口技术的特点与应用设计接口是指各种不同特性部件的相互交接部分。对于单片机，CPU与其它外围电路和部件相互交接的部分就是接口。接口又分为和软件部分硬件部分。接口软件则是指为实现信息交换而设计的程序；硬件接口是指两个部件实体之间的连线和逻辑电路。在现在所掌握的技术条件下，硬件接口都必须得到相应的接口软件的支持。一、单片机接口技术的特点单片机本身已经具备了一些常用的功能部件，而且我们知道单片机的应用主要是面向测控系统，因此，与通用计算机的接口技术相比较，单片机的接口技术有以下特点。1）单片机的接口往往更侧重于人机接口和控制接口。通用微机的人机界面是标准键盘和显示器，较之单片机的人机接口要复杂，同时功能也强得多。PC机的键盘本身就是一个单片机系统，可以对100多个键进行扫描，并具有消除抖动和重键处理等功能。另外，通用计算机不是面向测控应用的，因此通常不具备测控接口。如果需要，也必须使用扩展板；2）单片机的接口往往都是由用户自行设计的，而且不会有统一的标准和规格。而且同一种功能也可以采用不同的接口设计方案。而对于通用微型计算机的接口部件一般是已经设计好的，用户也只能使用它所提供的功能，却不能更改其原有的设计。因此，单片机的接口设计往往需要更多的技巧和经验；3）单片机应用系统的规模通常都比较小，存储器的容量也不大。因此，很少采用大容量的存储器，而且通常只采用静态存储器，很少采用动态存储器。另外，也很少采用外部存储器（软盘、硬盘等）。而在通用微型计算机中，通常都采用大容量的动态存储器，软盘和硬盘更是必不可少的大容量的外部存储器。二、单片机接口技术的应用——PS/2接口技术作为一个出现较早的输入接口，基于PS/2的开发技术已经相当成熟，但是这些成熟的技术主要掌握在部分主板开发商和鼠标键盘开发商手上。而且PS/2协议的官方参考资料已经很难找到，所以本课题将以监控并分析PS/2鼠标在实际工作中的数据流并结合前人开发经验心得为主要开发依据，通过不断调试改进来完成PS/2鼠标接口的开发。PS/2鼠标和键盘履行一种双向同步串行协议。换句话说每次数据线上发送一位数据并且每在时钟线上发一个脉冲就被读入。键盘/鼠标可以发送数据到主机而主机也可以发送数据到设备，但主机总是在总线上有优先权，它可以在任何时候抑制来自于键盘/鼠标的通讯，只要把时钟拉低即可。数据传输过程中的时钟始终都由设备提供，如果主机要想设备发送数据就必需先告诉设备产生一个时钟信号。2.1硬件结构基本设计PS/2接口与单片机可以直接连接，将单片机的VCC和GND分别与PS/2接口的4号和3号针脚连接，实现对设备的供电。将P2.0和P2.1分别和PS/2接口的1号和5号针脚连接，作为数据线和时钟线实现单片机到PS/2接口的信号传输。在单片机的P2.2-P2.7引脚上连接六个按键，分别用来模拟鼠标的上下左右移动以及鼠标的左右键。该模块用来测试PS/2接口设备的基本功能。P1口接8个发光二极管，在调试和测试中显示相关内容。P3.0-P3.1接串口模块，实现单片机和PC的通信，该模块用于扩展和测试。下面介绍PS/2接口设备与PC通过串口的连接：这个模块是一个扩展和测试模块，用来实现串口转PS/2接口，并且可以测试PS/2接口的功能和性能。通过串口将PC机同PS/2接口设备连接，在PC机上编写测试软件，测试软件通过串口向单片机发送一定的鼠标数据报，设备将这些数据报转发到PS/2接口，这样使得调试更加方便灵活，同时也实现了本课题的PS/2接口设备的一个扩展应用。51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以进行串口通讯。但是电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法。2.2软件结构设计PS/2接口设备的软件主要包括六个部分：PS/2接口驱动模块，Reset模式处理模块，stream模式处理模块，显示处理模块，按键处理模块，主程序模块。各模块的功能如下：1）PS/2接口驱动模块：实现对PS/2接口的基本操作，包括向PS/2口发送一个字节数据，从PS/2口接收一个字节数据等操作的实现；2）Reset模式处理模块：完成Reset模式操作；3）Stream模式处理模块：完成Stream模式操作，提供发送一个完整鼠标数据报的函数；4）显示处理模块：提供用于调试和测试的显示函数；5）按键处理模块：用六个按键分别模拟鼠标的上下左右移动和左右键，当按下某个按键时产生相应的鼠标数据报，并调用Stream模式处理模块中的发送鼠标数据报函数，数据包发送到主机；6）主程序模块：协调各模块稳定运行。2.3 PS/2鼠标接口设备状态转换通过分析PS/2鼠标在实际使用过程中的信号了解到，在鼠标上电一定时间后主机会向鼠标发送多次复位信号，鼠标上电机进入Reset模式。Reset模式下主机会对鼠标进行检测和配置，这个过程也被叫做鼠标的初始化。主机在重新启动和休眠唤醒时也会让鼠标进入Reset模式并初始化鼠标。Stream模式下设备可以向主机发送鼠标数据报，当然主机在这个时期也可能短暂的抑制鼠标数据报的发送。以上就是我们香港宝典免费大全为您介绍的单片机接口技术的特点与应用设计。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商，出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案，还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
06-02

2022

智能宿舍系统设计

基于51单片机的智能宿舍系统设计目前，学生宿舍所提供的配置只能满足学生们的基本需求。在科技高速发展的21世纪，简单的基本配置自然不能满足学生们对日常生活快捷、便利的要求。宿舍的智能化、人性化可以改善学生对于宿舍生活的好感，提高宿舍生活的质量和安全。本文在设计中不仅能为学生提供以上便捷的功能还希望通过加强安全报警提醒系统来更好的来保护学生。本文设计的智能宿舍系统可以实现多种功能，包括起床唤醒、语音控制、安全系统以及远程短信提醒。通过时钟的个性化设计可以让学生们在音乐中醒来；使用语音识别技术更好地控制电器；对宿舍的安全措施可以更好的保护学生的安全。在智能化的当下，这样的设计能给学生提供更加便捷的生活。一、智能宿舍系统设计方案本系统包括起床唤醒系统，安全报警系统和语音控制系统。起床唤醒系统通过日历芯片可以产生时间，并利用液晶显示。通过独立按键设置起床时间，当起床时间与芯片时间相吻合时，单片机就会启动扬声器和电动窗帘开关唤醒学生。安全报警系统是当产生火情，烟雾浓度过高就会启动烟雾报警器。烟雾报警器就会通过单片机控制GSM模块发送短信给学生，并通过扬声器报警提醒学生。语音控制系统是通过语音芯片接收来自学生的语音命令，系统就可以控制电灯和电动窗帘的启动。系统的整体结构图如图1所示。二、智能宿舍系统硬件设计2.1主控制器系统采用的主控制器是51单片机，型号为STC89C52RC，是STC公司生产的低功耗、高性能的8位微控制器，它具有8K字节的Flash，512字节的RAM，内置4K字节的EEPROM，3个16位定时器/计数器和4个外部中断。2.2起床唤醒硬件设计日历模块自带的芯片可以在显示屏上准确的显示当期的秒、分、时、日期、月、年信息。自带的掉电保护保证了在没有外接电源的条件下也能正常运行。该系统不仅能实现日历的功能，还能通过设定起床时间，实现智能唤醒功能。当当前时间与设定的起床时间相同时，扬声器自动播放音乐唤醒学生。（1）日历模块：日历模块由日历芯片与独立按键组成。日历芯片采用DS1302芯片，它是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片。内含有一个实时时钟和31字节的静态RAM，它可以通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟提供秒、分、时、日期、月、年的信息。日历模块通过独立按键进行调时。（2）显示与播放模块：显示模块采用LCD12864液晶屏。它可以配合单片机显示中文汉字与英文字符，可实现中文人机交互界面，并具有功耗低、显示内容丰富等特点。播放模块采用一个扬声器进行音乐播放。2.3语音控制硬件设计该模块的设计实现了在一定距离下的语音控制电器功能。对着话筒说出事先设定的命令语句，就能智能的实现开关窗帘与电灯。保证学生在某些情况下不用下床或抬手就能实现开关电器。（1）语音模块：语音模块采用了LD3320芯片，它具有语音识别功能，可以识别学生“开电灯”“关电灯”“开窗帘”“关窗帘”的语音指令，可以实现电灯与窗帘的控制。操作简单，实用性强。（2）电灯与窗帘模块：电灯模块采用了一个LED灯实现。电动窗帘通过一个步进电动机进行驱动，通过电动机的正转和反转进行控制。2.4安全报警硬件设计该系统的设计能更好的保护学生。目前的学生宿舍非常缺乏学生了解宿舍状况的方式。大部分的宿舍仍只能通过学生们自己的五官感受。但当发生危险时，缺少这样的交流是十分致命的。本安全报警系统主要针对火情。当烟雾报警器输出的模拟量电压达到设定安全值后，单片机就会让扬声器发出警报，强行唤醒可能在熟睡中的学生，保证即使在深夜时发生的火灾下也能挽救学生的生命；单片机还会发出指令让GSM模块发出短信，让每一个学生都能及时的获知险情，也保证了正在靠近危险区的、不知情的学生安全离开。（1）烟雾报警模块：烟雾报警模块是由烟雾传感器与扬声器组成的。烟雾传感器使用MQ-2气体传感器。模拟量输出电压随着烟雾浓度发生变化，浓度越高，电压越大。一旦电压达到单片机设定的安全电压值，扬声器就会发出报警信号。（2）GSM模块：系统采用的GSM模块为SIM900A模块，该模块可以通过51单片机发送AT指令进行控制，实现接打电话，发短信，GPRS传输数据等功能。一旦发生火情，51单片机就会通过GSM模块发送短信给学生，使学生及时获知险情，脱离危险。三、智能宿舍系统软件设计3.1起床唤醒软件设计起床唤醒系统首先进行日历芯片DS1302与液晶的初始化，DS1302芯片能精准的在液晶上显示时间，可以通过独立按键改变当前显示的时间和需要设定的起床时间。当实际时间与设定的起床时间相同时，扬声器就会播放音乐。通过优雅的音乐声叫醒熟睡中的学生们，能保持他们一天的轻松心情，而不是在令人厌烦的闹钟声中被不情愿的“拉起”。起床唤醒的软件流程图如图2所示。3.2语音控制软件设计语音控制系统首先需要初始化LD3320语音芯片，并设置“开窗帘”“关窗帘”“开电灯”“关电灯”的语音识别列表。当学生们进入宿舍门口时，对着话筒发出上述设定的命令后，就能实现语音控制开关电灯与窗帘。这项功能能让学生在冬夜或者其他不方便控制的情况下不用下床按下开关，也能更好的控制宿舍的电器。3.3安全报警软件设计在安全报警系统中，当模块分别进行初始化后，烟雾传感器能不断地向单片机输出模拟量电压。当烟雾浓度达到一定值后，传感器输出的模拟电压就会超过单片机设定的安全值电压。这时，单片机就会让扬声器发出报警铃声，强行唤醒可能还在熟睡的学生，并发出AT指令给GSM模块，使所有的学生都能收到提示险情的短信，保证不知情的学生不会进入危险区域。总结本系统实现了智能宿舍的三个功能设计，其中包括起床唤醒系统、语音识别系统和安全报警系统。起床唤醒系统实现了日历的显示和在起床时间播放音乐的功能。这可以让学生在愉悦的环境中醒来。语音识别系统可以让学生用语音来控制电灯和窗帘，可以让学生更方便快捷地控制电器。安全报警系统可以在发现火情后及时报警并将短信发送到学生的手机上。这样能够提高宿舍的安全指数，避免出现更大的损失。本系统的设计可以让学生宿舍更加方便、更加安全，让学生们生活在一个温馨的环境中。以上就是我们香港宝典免费大全为您介绍的基于51单片机的智能宿舍系统设计技术详情。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。

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