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06-10
2023
藍(lán)牙基帶協(xié)議原理
藍(lán)牙技術(shù)主要原理綜述人們使用的電子設(shè)備越來越多，隨著電子設(shè)備間信息交換的增多，電纜的連接纏繞也變得非常雜亂。為了省去電纜，簡化設(shè)備間的連接，需要設(shè)計(jì)一種技術(shù)除去“最后”的連接。1994年，瑞典愛立信公司移動(dòng)通信部在一項(xiàng)被稱為“多通信鏈路(Multi-Communicator Link)”MC Link的課題研究中，工程師們發(fā)現(xiàn)了不經(jīng)許可就可以使用的低頻無線波段，研制了一種小的無線收發(fā)器芯片，使用無線電射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)電話與周圍器件之間低成本、低功耗的無線互連，他們將這種互連的技術(shù)規(guī)范命名為藍(lán)牙（Bluetooth）。一、藍(lán)牙的概念藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離無線通信技術(shù)。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動(dòng)電話手機(jī)等移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化這些設(shè)備與Internet的通信，使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效。藍(lán)牙技術(shù)具有以下明顯的技術(shù)特性：能同時(shí)傳送語音和數(shù)據(jù)；使用全球通用的頻段；低成本、低功耗和低輻射；能應(yīng)用于各種電子設(shè)備；具有網(wǎng)絡(luò)特性等。二、藍(lán)牙設(shè)備結(jié)構(gòu)原理是把一塊小且功耗低的無線電收發(fā)芯片嵌入到傳統(tǒng)電子設(shè)備中。藍(lán)牙芯片包括無線電收發(fā)器和鏈路控制器(LC)。無線收發(fā)器是藍(lán)牙設(shè)備的核心，使用的無線電頻段在ISM2.4GHZ到2.48GHZ之間?？刂七B接包括兩部分：軟件連接——鏈路管理器(LM)和硬件——鏈路控制器(LC)。LM執(zhí)行鏈路設(shè)置、監(jiān)權(quán)、配置；負(fù)責(zé)連接、建立和拆除鏈路并進(jìn)行安全控制。LC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送和接受。邏輯LC和適應(yīng)協(xié)議具有完成數(shù)據(jù)拆裝、控制服務(wù)質(zhì)量和復(fù)用協(xié)議的功能，該層協(xié)議是其它各層協(xié)議實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。圖1顯示了無線收發(fā)器的主要操作和功能。藍(lán)牙鏈路控制器執(zhí)行基帶通信協(xié)議和相關(guān)的處理過程。圖1也概括了基帶的主要功能，負(fù)責(zé)跳頻以及藍(lán)牙數(shù)據(jù)和信息幀的傳輸。三、藍(lán)牙基帶層協(xié)議體系1、藍(lán)牙跳頻技術(shù)跳頻技術(shù)是物理信道內(nèi)的每個(gè)時(shí)隙上所發(fā)送的數(shù)據(jù)，不斷地從一個(gè)頻道跳到另一個(gè)頻道。主設(shè)備與從設(shè)備會(huì)根據(jù)彼此間相同的跳頻序列，從當(dāng)前頻道跳到下一個(gè)頻道。跳頻序列決定于主設(shè)備內(nèi)48位的BD_ADDR（藍(lán)牙設(shè)備地址）地址。2、藍(lán)牙設(shè)備地址藍(lán)牙設(shè)備內(nèi)有一個(gè)惟一的48位BD_ADDR(Bluetooth Device Address藍(lán)牙設(shè)備地址)地址。這個(gè)地址可以說是藍(lán)牙技術(shù)的運(yùn)算核心，幾乎所有負(fù)責(zé)藍(lán)牙系統(tǒng)正常工作的控制參數(shù)，如跳頻序列、頻道訪問碼、加密密鑰都由此地址求得。設(shè)備涉及的地址尚有，AM_ADDR(Active Member Address)活動(dòng)成員地址，PM_ADDR(Parked Member Address)守候成員地址，AR_ADDR(Access Request Address)訪問請(qǐng)求地址。3、藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸類型藍(lán)牙技術(shù)可同時(shí)發(fā)送語音和數(shù)據(jù)，因?yàn)樗{(lán)牙技術(shù)支持電路交換和包交換兩種數(shù)據(jù)傳輸方式。在藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中電路交換的傳輸稱為SCO鏈路、包交換的傳輸稱為ACL鏈路。SCO鏈路面向連接的同步傳輸（Synchronous Connection-Oriented,SCO）鏈路屬于電路交換的同步傳輸類型。電路交換是指，當(dāng)主設(shè)備與從設(shè)備一旦建立連接后，不管有無數(shù)據(jù)發(fā)送，系統(tǒng)都會(huì)給主設(shè)備與從設(shè)備預(yù)留固定間隔的時(shí)隙，其他從設(shè)備則不能利用此連接上的時(shí)隙來發(fā)送數(shù)據(jù)。SCO屬于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)稱連接，即連接建立在一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)從設(shè)備之間。SCO比較適合語音的傳輸。ACL鏈路無連接的異步傳輸（Asychronous Connection-Less,ACL）鏈路屬于包交換的異步傳輸類型。包交換是將高層的數(shù)據(jù)切割成一段段包進(jìn)行交換。ACL鏈路可以占用任意時(shí)隙來傳輸數(shù)據(jù)，但它只能在SCO鏈路不使用的時(shí)隙上傳輸。ACL鏈路適合傳輸突發(fā)性的數(shù)據(jù)信息，其主設(shè)備可以同時(shí)和多個(gè)從設(shè)備建立ACL鏈路，屬于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的非對(duì)稱連接。4、藍(lán)牙微微網(wǎng)和散射網(wǎng)兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備建立連接后，形成了微微網(wǎng)的個(gè)人區(qū)域。每個(gè)微微網(wǎng)有且只有一個(gè)主設(shè)備，同時(shí)有一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，它們可以互相轉(zhuǎn)換角色。每個(gè)微微網(wǎng)只能有7個(gè)活躍的從設(shè)備，因?yàn)樵贏ctive狀態(tài)下，主設(shè)備分配給每個(gè)連接的從設(shè)備一個(gè)活動(dòng)的成員地址AM_ADDR，主設(shè)備通過這個(gè)地址來辨別微微網(wǎng)中不同的從設(shè)備。AM_ADDR由3bits組成，所以在一個(gè)微微網(wǎng)中最多只能有8個(gè)設(shè)備。換言之，最多有7個(gè)從設(shè)備處于活動(dòng)態(tài)。每個(gè)微微網(wǎng)最多有255個(gè)休眠的從設(shè)備。因?yàn)閺腁ctive狀態(tài)進(jìn)入Park狀態(tài)的藍(lán)牙設(shè)備將得到一個(gè)PM_ADDR地址，PM_ADDR由8bits組成，所以最多可容納256個(gè)Park狀態(tài)的藍(lán)牙設(shè)備。微微網(wǎng)包含一個(gè)共享的信道，其成員通過這個(gè)信道進(jìn)行通信。這個(gè)信道由一個(gè)明確的跳頻序列組成，微微網(wǎng)的成員以同步的方式跟蹤跳頻序列，跳頻序列由主設(shè)備來控制。圖2就是一個(gè)微網(wǎng)的設(shè)備連接圖。為了連接8個(gè)以上的活躍的設(shè)備，必須建立多個(gè)微網(wǎng)，然后連接每個(gè)微網(wǎng)的主設(shè)備，這個(gè)聯(lián)合結(jié)構(gòu)就是散射網(wǎng)。散射網(wǎng)在空間和時(shí)間上交疊。一個(gè)微網(wǎng)中的從設(shè)備可以是多個(gè)微網(wǎng)的從設(shè)備，也可以是另一個(gè)微網(wǎng)的主設(shè)備，這樣就使微網(wǎng)之間通信成為可能。因?yàn)橹挥?9個(gè)頻點(diǎn)，所以一個(gè)散射網(wǎng)最多只有10個(gè)微網(wǎng)。圖３是三個(gè)微網(wǎng)構(gòu)成的一個(gè)散射網(wǎng)的示意圖。5、藍(lán)牙設(shè)備的工作狀態(tài)藍(lán)牙設(shè)備在不同的場(chǎng)合下，有不同的工作狀態(tài)。工作狀態(tài)主要有兩種：連接狀態(tài)（Connection State）和等待狀態(tài)（Standby State）。當(dāng)與其他設(shè)備互相連接時(shí)，稱為連接狀態(tài)，此時(shí)主設(shè)備和從設(shè)備使用相同的通道訪問碼與相同的跳頻序列，能夠互相通信。當(dāng)不與其他的設(shè)備互相作用時(shí)，稱等待狀態(tài)，此時(shí)設(shè)備以內(nèi)定的系統(tǒng)時(shí)序CLKN運(yùn)行，消耗的功率非常低。當(dāng)設(shè)備從等待狀態(tài)進(jìn)入連接狀態(tài)前，設(shè)備需要進(jìn)行一連串的信號(hào)查詢與呼叫程序。進(jìn)行查詢和呼叫的狀態(tài)稱為中間狀態(tài)。圖4顯示了三個(gè)狀態(tài)間的切換。（1）藍(lán)牙設(shè)備連接狀態(tài)：為了節(jié)省功率消耗以及減少對(duì)其他用戶的干擾，從設(shè)備長時(shí)間不傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)希望與主從網(wǎng)絡(luò)中的主設(shè)備連接時(shí)，從設(shè)備可以選擇進(jìn)入不同狀態(tài)的連接狀態(tài)?；顒?dòng)（Active）狀態(tài)下，從設(shè)備基本上一直在監(jiān)聽來自主控設(shè)備的發(fā)射信號(hào)。Active狀態(tài)下從設(shè)備具有AM_ADDR地址以及與主從網(wǎng)絡(luò)相同的跳頻序列。由于Active狀態(tài)一直在接收分組，并隨時(shí)準(zhǔn)備發(fā)送分組，因此這個(gè)狀態(tài)能夠提供最快的響應(yīng)。但是消耗的功率也是最多。呼吸（Sniff）狀態(tài)下從設(shè)備是周期地被激活。主控設(shè)備以一定的時(shí)間間隔定期地給從設(shè)備發(fā)送分組，從設(shè)備只需要在這些時(shí)間間隔內(nèi)接收主設(shè)備送來的信號(hào)，但是從設(shè)備仍然保有AM_ADDR及與主從網(wǎng)絡(luò)相同的跳頻序列。與Active相比，Sniff模式消耗功率較低，響應(yīng)較慢。保持（Hold）狀態(tài)下，從設(shè)備在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)徹底停止監(jiān)聽分組，這個(gè)時(shí)間間隔由主設(shè)備與從設(shè)備內(nèi)的應(yīng)用程序共同協(xié)議決定，當(dāng)超過該持續(xù)時(shí)間后從設(shè)備將恢復(fù)原來的模式。Hold模式下，從設(shè)備將暫時(shí)停止支持ACL鏈路，但是仍支持SCO鏈路，所以從設(shè)備仍然保有AM_ADDR地址及與主從網(wǎng)絡(luò)有相同的跳頻序列。Hold模式下的響應(yīng)可能比Sniff模式更慢，但可以節(jié)省更多的功率。休眠（Park）狀態(tài)下，從設(shè)備保持與主控設(shè)備的跳頻序列同步，但不是活動(dòng)的（處于Active、Sniff和Hold模式的從設(shè)備被認(rèn)為是活動(dòng)的）。Park模式下從設(shè)備將丟棄AM_ADDR地址并從主設(shè)備得到PM_ADDR與AR_ADDR地址。在主從網(wǎng)絡(luò)中Park模式的從設(shè)備都有一個(gè)特定的PM_ADDR地址，但是AR_ADDR可能與其他的從設(shè)備相同。當(dāng)主設(shè)備希望喚醒某個(gè)處于Park狀態(tài)的從設(shè)備時(shí)，就在廣播頻道BC上發(fā)送從設(shè)備的PM_ADDR地址，并同時(shí)指定從設(shè)備稱為Active狀態(tài)后的AM_ADDR地址。經(jīng)過廣播頻道BC，主設(shè)備能夠同時(shí)喚醒多個(gè)處于Park狀態(tài)的從設(shè)備。當(dāng)從設(shè)備要從Park狀態(tài)恢復(fù)到Active狀態(tài)時(shí)，也是在廣播頻道BC上，以AR_ADDR地址向主設(shè)備請(qǐng)求，主設(shè)備收到后，發(fā)送控制信號(hào)以喚醒從設(shè)備的Park狀態(tài)。（2）藍(lán)牙設(shè)備中間狀態(tài)：當(dāng)主設(shè)備不知道周圍是否存在從設(shè)備時(shí)，就必須以查詢狀態(tài)來得到周圍所有從設(shè)備的BD_ADDR地址與內(nèi)部時(shí)序，然后進(jìn)入呼叫狀態(tài)與從設(shè)備互相連接。若主設(shè)備已經(jīng)知道要連接的從設(shè)備時(shí)，可直接進(jìn)入呼叫狀態(tài)與該從設(shè)備進(jìn)行連接。圖5給出了主從設(shè)備間建立連接的過程。圖中，步驟1-3設(shè)備進(jìn)入查詢狀態(tài)；步驟4-5從設(shè)備收到查詢信號(hào)后，進(jìn)入查詢回應(yīng)狀態(tài)，結(jié)束后，主設(shè)備已經(jīng)得到從設(shè)備響應(yīng)的FHS包，包括了從設(shè)備的BD_ADDR地址、內(nèi)部時(shí)序以及設(shè)備種類；步驟6-7主設(shè)備進(jìn)入呼叫狀態(tài)，與特定的從設(shè)備建立連接，但是此時(shí)主從設(shè)備的時(shí)序并沒有同步；步驟8-10從設(shè)備接收到呼叫信號(hào)后進(jìn)入呼叫回應(yīng)狀態(tài)，返回ID包作為響應(yīng)；步驟10-13主設(shè)備收到ID包后進(jìn)入主設(shè)備回應(yīng)狀態(tài)，再發(fā)送一個(gè)FHS包，告知主設(shè)備的BD_ADDR地址、連接成員地址等信息，從設(shè)備收到后返回一個(gè)ID包，主從設(shè)備間的連接建立成功，兩者都進(jìn)入連接狀態(tài)。總結(jié)藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，目前已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，如局域網(wǎng)中各類數(shù)據(jù)及語音設(shè)備：PC、撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)、筆記本電腦、打印機(jī)、傳真機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話和高品質(zhì)耳機(jī)等。藍(lán)牙的無線通訊方式將上述設(shè)備連成一個(gè)微微網(wǎng)（Piconet），多個(gè)微微網(wǎng)之間可以進(jìn)行互連接，各類設(shè)備之間可以隨時(shí)隨地進(jìn)行通信。藍(lán)牙的發(fā)展不是一個(gè)行業(yè)的發(fā)展，而是多個(gè)行業(yè)共同的發(fā)展，需要各個(gè)行業(yè)的推進(jìn)才能有更長遠(yuǎn)的發(fā)展。隨著時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)的提升，藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展有著美好的前景，藍(lán)牙將對(duì)我們的生活和工作產(chǎn)生重大的影響。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍(lán)牙基帶協(xié)議原理詳情。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商，有MCU、語音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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06-09
2023
藍(lán)牙運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)
基于藍(lán)牙技術(shù)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)控制變得更加精準(zhǔn)，更多實(shí)時(shí)檢測(cè)處理傳感器得到了廣泛應(yīng)用。在車載應(yīng)用中，傳統(tǒng)的傳感器測(cè)控網(wǎng)絡(luò)為有線式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，使用屏蔽線或?qū)Ь€進(jìn)行信號(hào)傳輸。在汽車控制系統(tǒng)上集成了許多不同的傳感器裝置，用以測(cè)量汽車是否正常工作?？赏ㄟ^查看汽車各傳感器的參數(shù)值進(jìn)行故障診斷等操作，而對(duì)車身整體的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感器目前研究尚淺。因此，文中提出一款基于藍(lán)牙無線技術(shù)的汽車車載運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)裝置，該裝置是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器。相比普通的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的傳感器，該傳感器不僅體積小，安裝便捷性也得以提升。本傳感器適合安裝于車輛內(nèi)部各個(gè)位置，通過藍(lán)牙無線信號(hào)傳輸將本系統(tǒng)與汽車控制系統(tǒng)及其他檢測(cè)系統(tǒng)區(qū)分開來，以降低信號(hào)冗余度，減少信號(hào)擁堵。因此本系統(tǒng)可稱為獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置。在許多應(yīng)用場(chǎng)合，不依靠外界而從自身內(nèi)部獲取自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息十分重要，慣性測(cè)量單元就扮演了這一角色。慣性測(cè)量單元（Inertial Measurement Unit，IMU）由微型陀螺儀、微型加速度計(jì)、專用集成電路（ASIC）、嵌入式微機(jī)及相應(yīng)的軟件組成，內(nèi)部采用I2C總線接口，可以測(cè)出載體的角速度、加速度等信息，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)的一種。微電子機(jī)械系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）采用較低的成本把具有特定功能的復(fù)雜系統(tǒng)置于一個(gè)小小的硅片上，并將各種微型探測(cè)傳感器及微型機(jī)械裝置與微電子元件集為一體，使得系統(tǒng)的集成化程度更高，傳感器的體積更小。一、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)功能分析為分析藍(lán)牙無線姿態(tài)檢測(cè)傳感器，可根據(jù)數(shù)據(jù)的傳輸過程將系統(tǒng)分為3個(gè)部分：（1）傳感器數(shù)據(jù)獲取模塊。利用動(dòng)態(tài)卡爾曼濾波等算法，對(duì)原始傳感器進(jìn)行采集濾波整合處理；（2）傳感器數(shù)據(jù)無線發(fā)送模塊。掌握并運(yùn)用藍(lán)牙發(fā)送模塊的參數(shù)及配置；（3）數(shù)據(jù)顯示及保存模塊。使用手機(jī)App進(jìn)行數(shù)據(jù)接收及保存。二、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)包含軟件和硬件設(shè)計(jì)，硬件電路使用STM32系列的ARM芯片，使用I2C總線通信方式與加速度計(jì)陀螺儀通信，并使用串口與藍(lán)牙芯片HC05通信，藍(lán)牙模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至安卓手機(jī)端。軟件編程使用Keil，IAR，Eciplse軟件對(duì)模塊編程。使用Keil軟件完成對(duì)傳感器數(shù)據(jù)信息的采集和數(shù)據(jù)打包處理；使用IAR完成對(duì)藍(lán)牙模塊的配置操作處理，設(shè)置藍(lán)牙的發(fā)送模式，波特率等參數(shù)；使用Ecilpse完成手機(jī)端App的編程，使用手機(jī)自帶的藍(lán)牙通信接口獲取數(shù)據(jù)，后將數(shù)據(jù)解析拆包，將得到的數(shù)據(jù)顯示到手機(jī)屏幕并保存。系統(tǒng)總體模塊框圖如圖1所示。三、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖3.1 IMU慣性測(cè)量單元IMU的主控制芯片選用STM32F103T8，ARM 32-bitCortex-M3內(nèi)核，它擁有64 KB的閃存存儲(chǔ)器和20 KB的運(yùn)行內(nèi)存及7通道的DMA，7個(gè)定時(shí)器。通過8 MHz晶體和STM32內(nèi)部的PLL，控制器可以運(yùn)行在72 MHz主頻上，由于姿態(tài)解算需要耗費(fèi)大量內(nèi)存進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，因此采用具有更快處理速度的芯片做更多解算優(yōu)化。IMU慣性測(cè)量單元硬件組成框圖如圖2所示。IMU上的傳感器通過I2C接口與STM32連接，同時(shí)傳感器的數(shù)據(jù)中斷引腳與STM32的IO相連，使得傳感器在完成ADC轉(zhuǎn)換后，STM32可在第一時(shí)間讀取最新、最快的數(shù)據(jù)，快速響應(yīng)姿態(tài)變化，獲取各傳感器的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換結(jié)果。其中，MPU6050為整合型6軸處理運(yùn)動(dòng)組件，包含三軸陀螺儀和三軸加速度器，可準(zhǔn)確追蹤快速與慢速動(dòng)作。HMC5883采用霍尼韋爾地磁傳感器，具有對(duì)正交軸的低靈敏度固相結(jié)構(gòu)，可用來測(cè)量地球磁場(chǎng)的方向和大小。BMP180是一款高精度、超低能耗的壓力傳感器，測(cè)量大氣壓力后可換算為海拔高度。3.2 Bluetooth模塊傳感器使用的SPP-C藍(lán)牙模塊是遵循V2.1+EDR藍(lán)牙規(guī)范的智能無線數(shù)據(jù)模塊。除P12，P5為特殊I/O口外，其他P口均為可編程輸入/輸出接口，其串口UART-TX與UART-RX均采用CMOS接口。該模塊主要用于短距離的數(shù)據(jù)無線傳輸領(lǐng)域。可以方便的與PC機(jī)的藍(lán)牙設(shè)備相連，數(shù)據(jù)也可以在兩個(gè)模塊之間互通。藍(lán)牙模塊的硬件框圖如圖3所示。四、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)傳感器軟件設(shè)計(jì)4.1 IMU傳感器數(shù)據(jù)采集IMU數(shù)據(jù)采集流程包括數(shù)據(jù)采集處理芯片STM32和三個(gè)傳感器的初始化，即首先對(duì)STM32芯片系統(tǒng)上電初始化，完成I2C接口初始化和串口初始化，然后對(duì)三個(gè)傳感器的配置初始化，如圖4所示。（1）對(duì)MPU6050初始化：MPU6050初始化如圖5所示，軟件配置流程如下：（1）由電源管理寄存器1（0X6B）控制復(fù)位MPU6050；（2）由陀螺儀配置寄存器（0X1B）和加速度傳感器配置寄存器（0X1C）設(shè)置角速度傳感器和加速度傳感器的滿量程范圍；（3）由中斷使能寄存器（0X38）配置中斷；（4）由用戶控制寄存器（0X6A）設(shè)置AUX I2C接口；（5）由FIFO使能寄存器（0X23）設(shè)置FIFO；（6）由采樣率分頻寄存器（0X19）配置陀螺儀采樣率；（7）由配置寄存器（0X1A）設(shè)置數(shù)字低通濾波器；（8）由電源管理寄存器1（0X6B）設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘。一般選擇x軸陀螺PLL作為時(shí)鐘源，以獲得更高精度的時(shí)鐘；（9）由電源管理寄存器2（0X6C）使能角速度傳感器（陀螺儀）和加速度傳感器。（2）對(duì)HMC5883初始化：HMC5883初始化程序如圖6所示。在軟件中設(shè)置HMC5883的工作模式0，為連續(xù)測(cè)量模式。在連續(xù)測(cè)量模式下，裝置不斷測(cè)量，并將數(shù)據(jù)更新至數(shù)據(jù)寄存器。由配置寄存器A設(shè)置測(cè)量輸出過程中的采樣平均數(shù)為8個(gè)周期，75 Hz的輸出速率。然后使用HMC5883L傳感器內(nèi)部產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)進(jìn)行初步標(biāo)定，最后讀取校正后磁力計(jì)ADC的值。（3）對(duì)BMP180初始化：需要在軟件中進(jìn)行配置：（1）發(fā)出壓力（或溫度）轉(zhuǎn)換命令；（2）一段時(shí)間后從UP（UT）寄存器讀取原始數(shù)據(jù)；（3）若要得到攝氏溫度和hPa壓力則需要用到校正數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)放在BMP085的E2PROM中，通過I2C可以在初始化時(shí)讀出。4.2藍(lán)牙無線模塊配置藍(lán)牙HC05是主從一體的藍(lán)牙串口模塊，可以使其工作在主或從機(jī)狀態(tài)。當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備配對(duì)連接成功后，無需考慮藍(lán)牙內(nèi)部的通信協(xié)議，直接將藍(lán)牙作為串口使用。連接建立后，兩設(shè)備共同使用一通道，一個(gè)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)到通道中，另一個(gè)設(shè)備可以接收通道中的數(shù)據(jù)。為建立這種通道連接，需要將藍(lán)牙設(shè)置為能進(jìn)行配對(duì)連接的AT模式。使用藍(lán)牙模塊的AT指令對(duì)其進(jìn)行配置，將模塊設(shè)置為從機(jī)模式。五、手機(jī)安卓端軟件5.1運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)為完成手機(jī)端App的軟件開發(fā)，首先建立其用例圖，描述用戶使用本App實(shí)現(xiàn)的目的。首先用戶打開App圖標(biāo)進(jìn)入軟件，完成藍(lán)牙設(shè)備的匹配連接，然后根據(jù)用戶的需要選擇用戶希望獲取的數(shù)據(jù)信息，最后用戶保存需要的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能按照實(shí)現(xiàn)類方法進(jìn)行劃分。其中涉及藍(lán)牙通信服務(wù)，用戶與手機(jī)圖形界面交互中的事件監(jiān)聽處理機(jī)制，及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新顯示。在設(shè)計(jì)軟件時(shí)設(shè)計(jì)了用例圖和部署圖。5.2 App實(shí)現(xiàn)框架在AndriodMenifest.xml文件列出了應(yīng)用程序提供的功能，凡需要用到的組件都要在此進(jìn)行配置及注冊(cè)，包括Activity、Intent、Service及ContentProvider。當(dāng)使用到系統(tǒng)中內(nèi)置的應(yīng)用（如電話服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、短信服務(wù)、GPS服務(wù)等）時(shí)還需在此文件中聲明使用權(quán)限，該文件也是所有Android應(yīng)用程序都需要的文件，描述了程序包的全局變量，包括公開的應(yīng)用程序組件和每個(gè)組件的實(shí)現(xiàn)類，及可以操作的數(shù)據(jù)資源，運(yùn)行空間等。軟件中的Activity是Android的核心類，其作用相當(dāng)于c中的主函數(shù)。該類的全名是android.app.Activity。Activity相當(dāng)于C/S程序中的窗體（Form）或Web程序的頁面。每一個(gè)Activity提供了一個(gè)可視化區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域中可以放置各種Android控件，如按鈕、圖像、文本框等。由AndroidMenifest.xml文件配置軟件安卓運(yùn)行版本條件，并先執(zhí)行DeviceListActivity.java獲取設(shè)備列表，使用Intent調(diào)用DataMonitor.java程序。DeviceListActivity繼承了Activity類，DataMonitor繼承了FragmentActivity類。兩者在執(zhí)行時(shí)都調(diào)用BluetoothService.Java函數(shù)以完成藍(lán)牙通信。DeviceListActivity.java和DataMonitor.java都由可視化組件View及其子類組成，這些組件按照XML布局文件在指定位置的窗口上擺放。5.3數(shù)據(jù)處理及顯示DataMonitor是一個(gè)繼承了FragmentActivity的類，F(xiàn)ragmentActivity繼承自Activity，它提供了操作Fragment的方法，因此可在Activity中嵌入Fragment來實(shí)現(xiàn)需要的布局效果。在DataMonitor中首先實(shí)現(xiàn)的是oncreate方法，該方法在DataMonitor初始化時(shí)調(diào)用藍(lán)牙連接，通過setContentView方法將View放到Activity上。綁定后，Activity會(huì)顯示View上的控件。其余的是繼承父類的onStart（），onResume（），onPause（），onStop（）和onDestroy（）方法，未對(duì)其修改，完成Activity生命周期的重載基本方法。在確保藍(lán)牙已經(jīng)連接的情況下使用handler接口完成Activity的Widget與應(yīng)用程序中線程的交互。重寫handler類中的handleMessage方法，通過該方法接收信息。接收的信息表示當(dāng)前時(shí)刻接收消息的狀態(tài)，分別為MESSAGE_STATE_CH ANGE，M ES SAGE_READ，M ES SAGE_DEVICE_NAME，MESSAGE_TOAST。第一種狀態(tài)表示藍(lán)牙處于連接狀態(tài)；第二種狀態(tài)表示數(shù)據(jù)讀取狀態(tài)；第三種狀態(tài)為設(shè)備名稱讀入狀態(tài)；第四種狀態(tài)為數(shù)據(jù)顯示狀態(tài)，可將數(shù)據(jù)顯示在手機(jī)屏幕上。通過OnclickConfig（View v），ControlClick（View v）完成界面顯示及跳轉(zhuǎn)功能，在ControlClick中可以選擇顯示的內(nèi)容，并根據(jù)按下的按鍵選擇對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)。onRecordBtnClick（View v）方法是當(dāng)用戶按下“記錄”鍵時(shí)將數(shù)據(jù)保存到SD卡中，當(dāng)用戶按下“停止”按鈕時(shí)停止記錄數(shù)據(jù)信息。5.4藍(lán)牙傳輸BluetoothService對(duì)藍(lán)牙進(jìn)行開發(fā)，首先在AndroidManifest.xml文件中加入管理員權(quán)限和藍(lán)牙開發(fā)權(quán)限，開啟藍(lán)牙后，用isEnabled（）查詢當(dāng)前藍(lán)牙設(shè)備的狀態(tài)，若返回為false，則表示藍(lán)牙設(shè)備沒有開啟，需要封裝一個(gè)ACTION_REQUEST_ENABLE請(qǐng)求到intent，調(diào)用startActivityForResult（）方法使能藍(lán)牙設(shè)備。使用BluetoothAdapter類的方法可以查找遠(yuǎn)端設(shè)備，使用mArrayAdapter.Add方法顯示可以配對(duì)的藍(lán)牙設(shè)備集，以便選取一個(gè)設(shè)備進(jìn)行通信。掃描設(shè)備只需調(diào)用startDiscovery（）方法，應(yīng)用程序?yàn)榱薃CTION_FOUND動(dòng)作需要注冊(cè)一個(gè)BroadcastReceiver來接收設(shè)備掃描到的信息。使能自身設(shè)備，將ACTION_REQUEST_DISCOVERABLE動(dòng)作封裝在intent中并調(diào)用startActivityForResult（Intent，int）方法。建立兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間的連接，完成客戶端和服務(wù)器端的代碼。一個(gè)開啟服務(wù)來監(jiān)聽，一個(gè)發(fā)起連接請(qǐng)求（使用服務(wù)器端設(shè)備的MAC地址）。當(dāng)他們都擁有一個(gè)藍(lán)牙套接字在同一RFECOMM信道上時(shí)，可認(rèn)為他們之間已經(jīng)連接上了。getInptuStream（）獲取輸入流，getOutputStream（）獲取輸出流，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。結(jié)語本文中，我們提出了一種基于藍(lán)牙和慣性測(cè)量單元的無線位姿傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)傳感器的硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。使用整合型6軸處理運(yùn)動(dòng)組件MPU6050、BMP180、HMC5883和STM32組成IMU（慣性測(cè)量單元），將數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙發(fā)送至手機(jī)端，然后顯示，并將數(shù)據(jù)保存在手機(jī)端。文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有較好的實(shí)時(shí)性，且精度滿足一般運(yùn)動(dòng)物體的檢測(cè)要求。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于藍(lán)牙技術(shù)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
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06-08
2023
藍(lán)牙定位行李箱設(shè)計(jì)
基于藍(lán)牙定位技術(shù)的多功能行李箱的研究與設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)一種能夠有效高精度跟蹤并且能減輕出行負(fù)擔(dān)的自主多功能行李箱，人們攜帶藍(lán)牙4.0基站與車載藍(lán)牙設(shè)備相對(duì)應(yīng)，陀螺儀數(shù)據(jù)傳給行人攜帶的藍(lán)牙基站并由藍(lán)牙基站向外廣播，車載藍(lán)牙得廣播中的陀螺儀的數(shù)據(jù)，并結(jié)合藍(lán)牙信號(hào)自身的RSSI值，傳給運(yùn)輸車上處理器運(yùn)算，兩項(xiàng)數(shù)據(jù)相互校正從而控制運(yùn)輸車精確跟蹤。一、藍(lán)牙定位行李箱系統(tǒng)操作流程系統(tǒng)的總體控制流程為：步驟1：啟動(dòng)運(yùn)輸車上系統(tǒng)總電源；步驟2：開啟用戶攜帶設(shè)備；步驟3：使用用戶攜帶設(shè)備進(jìn)行身份驗(yàn)證來啟動(dòng)運(yùn)輸車的定位系統(tǒng)以及動(dòng)力系統(tǒng)；步驟4：等待適當(dāng)時(shí)間，進(jìn)行系統(tǒng)初始化及自校正；步驟5：運(yùn)輸車端讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行運(yùn)算控制；循環(huán)第5步，從而控制整個(gè)運(yùn)輸車的運(yùn)行。使用結(jié)束后只需關(guān)閉攜帶設(shè)備電源并關(guān)閉運(yùn)輸車總電源后即可。二、多功能行李箱系統(tǒng)功能介紹系統(tǒng)包括定位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及信息識(shí)別裝置，負(fù)重智能運(yùn)輸車包括定位控制系統(tǒng)、信息識(shí)別系統(tǒng)和車輛動(dòng)力系統(tǒng)。定位控制系統(tǒng)包括：藍(lán)牙主機(jī)、加速度計(jì)、陀螺儀、電源模塊、LED狀態(tài)信號(hào)指示燈和FPGA處理器，通過藍(lán)牙主機(jī)得到距離值及加速度計(jì)值。電源模塊通過DC-DC穩(wěn)壓電路與鋰電池相連輸出為系統(tǒng)供電，指示燈顯示其工作狀態(tài)，藍(lán)牙系統(tǒng)將信息傳遞給FPGA處理器。FPGA處理器對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，并通過一定的算法計(jì)算出人的方位。以此來實(shí)現(xiàn)自主跟蹤導(dǎo)航。信息識(shí)別系統(tǒng)主要由電磁繼電器以及NFC模塊組成，NFC模塊由電源模塊供電并與FPGA相連接。在將系統(tǒng)電源打開后本系統(tǒng)并不立即工作，使用者需使用人體攜帶裝置中的NFC模塊與車載NFC進(jìn)行互相識(shí)別后才能啟動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的安全性。并且從方便使用的角度，現(xiàn)在的智能手機(jī)大部分集成了NFC模塊，因此同時(shí)提供手機(jī)APP來方便人們進(jìn)行身份識(shí)別。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全勝，防I運(yùn)輸車被人偷走等隋況發(fā)生，手機(jī)APP同時(shí)提供報(bào)警功能，在藍(lán)牙信號(hào)消失后會(huì)向使用者發(fā)出警報(bào)以提醒使用者運(yùn)輸車已經(jīng)丟失，并且在運(yùn)輸車內(nèi)內(nèi)置一個(gè)小型電源GPs系統(tǒng)，在主電源被切斷的情況下依然可以發(fā)出定位信息。車輛動(dòng)力系統(tǒng)主要由特制車輪，直流電機(jī)，直流電機(jī)控制板，穩(wěn)壓電路以及36、r鋰電池組組成，鋰電池組通過穩(wěn)壓電路為直流電機(jī)控制板以及直流電機(jī)供電，F(xiàn)PGA控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。不同的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)加速，減速，轉(zhuǎn)向等不同的運(yùn)動(dòng)方式。人體攜帶裝置包括定位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及信息識(shí)別系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由腰帶，藍(lán)牙|4.0基站、陀螺儀、加速度計(jì)、電源模塊、LED狀態(tài)信號(hào)指示燈組成，裝置整體被封裝在腰帶中，借此固定在人體腰部。因?yàn)檠渴侨梭w的運(yùn)動(dòng)中心。從而陀螺儀獲取人體轉(zhuǎn)向信息，加速度計(jì)獲取人體移動(dòng)信息。信息識(shí)別系統(tǒng)由NFC組成，通過與車載的NFC進(jìn)行配對(duì)來進(jìn)行身份驗(yàn)證從而完成運(yùn)輸車的啟動(dòng)以及運(yùn)輸箱開啟等行為。三、藍(lán)牙行李箱技術(shù)模塊介紹（1）藍(lán)牙定位技術(shù)：藍(lán)牙定位技術(shù)主要用于短距離無線通信，它將無線連接取代有線連接，將固定和移動(dòng)信息設(shè)備組成個(gè)人局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間低功耗、低成本的無線通信。（2）超聲波避障技術(shù)：利用超聲波來檢測(cè)小車的前方是否有障礙物，小車前方放一個(gè)超聲波發(fā)生器、一個(gè)超聲波接收器，當(dāng)超聲波發(fā)生器發(fā)出去的聲波遇到障礙物時(shí)，這些聲波就會(huì)被反射回來，這時(shí)就利用超聲波接收器接受被反射回來的聲波，然后再在小車身上面按裝一個(gè)聲波轉(zhuǎn)化器，就可以把反射回來的聲波轉(zhuǎn)化成其他的信號(hào)。（3）GPS定位技術(shù)：GPS是全球定位系統(tǒng)的簡稱，在跟蹤車距離用戶有一定距離時(shí)，使用GPS來進(jìn)行定位處理，主要在有人流量較大時(shí)使用。（4）爬樓結(jié)構(gòu)：利用一個(gè)多支撐的結(jié)構(gòu)，通過中心旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)車體前進(jìn)從而完成上樓的任務(wù)，并通過控制端分析地形在爬樓與平地行駛兩種模式之間智能切換?？偨Y(jié)該系統(tǒng)改變了人們傳統(tǒng)的購物和外出習(xí)慣，使人們不必?fù)?dān)心在上街購物或者出行時(shí)拎著重物，只需將物品放在我們的系統(tǒng)箱子內(nèi)便可以實(shí)現(xiàn)輕松購物行走。不僅方便、快捷，而且安全、環(huán)保。此系統(tǒng)使用藍(lán)牙技術(shù)，不用像普通箱子那樣被拖著走，而是能追蹤到手機(jī)的藍(lán)牙信號(hào)，自動(dòng)跟在主人后面，輕松、省力又安全。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于藍(lán)牙定位技術(shù)的多功能行李箱的研究與設(shè)計(jì)。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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06-07
2023
物聯(lián)網(wǎng)藍(lán)牙5.0技術(shù)
淺析新一代藍(lán)牙5.0無線傳輸技術(shù)一、剖析藍(lán)牙5.0新技術(shù)新的藍(lán)牙5.0技術(shù)為我們帶來不少新改變，為我們展現(xiàn)了更快的傳輸速度、擁有更低的功耗水平、帶來更遠(yuǎn)的有效距離、新增導(dǎo)航信標(biāo)功能、擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)功能、具備更便捷的連接方式等等。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.1具備更快的傳輸速度作為新一代的無線傳輸技術(shù)，藍(lán)牙5.0相比以往的藍(lán)牙4.2LE技術(shù)，最顯著的改變就是在傳輸速度上大幅度提升，新版本的藍(lán)牙傳輸速度上限為24Mbps，遠(yuǎn)超之前的藍(lán)牙傳輸速度，更是之前4.2LE版本的兩倍。當(dāng)然，你在實(shí)際生活中是不太可能達(dá)到這個(gè)極限速度的，但是仍然可以體驗(yàn)到顯著的速度提升。藍(lán)牙5.0技術(shù)讓速度實(shí)現(xiàn)翻倍。按照現(xiàn)有指標(biāo)進(jìn)行推算，預(yù)計(jì)可以達(dá)300米的傳輸距離以及24Mbps的速度上限。這樣的速度，無疑使得藍(lán)牙5.0的功能擴(kuò)展如虎添翼，為藍(lán)牙設(shè)備帶來更豐富的應(yīng)用。1.2擁有更低的功耗水平眾所周知，藍(lán)牙是智能便攜式終端產(chǎn)品的必備功能，隨著智能手機(jī)設(shè)備和移動(dòng)支付等應(yīng)用越來越多需要打開藍(lán)牙才能享受便利功能并逐漸融入人們的生活之中，藍(lán)牙的功耗成為了智能手機(jī)待機(jī)時(shí)間的一大殺手。為此藍(lán)牙5.0大大降低了藍(lán)牙的功耗，使人們?cè)谑褂盟{(lán)牙的過程中再也不必?fù)?dān)心待機(jī)時(shí)間短的問題。作為智能可穿戴設(shè)備以及智能家居的主要連接方式，藍(lán)牙5.0所帶來的功耗更低、性能更穩(wěn)定特性，將會(huì)在未來促使智能設(shè)備的續(xù)航難題得以有效解決，展現(xiàn)更豐富的功能應(yīng)用。1.3帶來更遠(yuǎn)的有效距離藍(lán)牙5.0的另外一個(gè)重要改進(jìn)，就是它的有效距離達(dá)到上一版本的4倍，因此，當(dāng)你拿著手機(jī)站在距離藍(lán)牙音箱300米的地方，它還是會(huì)繼續(xù)播放著你喜歡的歌曲。也就是說，理論上，藍(lán)牙發(fā)射和接收設(shè)備之間的有效工作距離可達(dá)300米。當(dāng)然，實(shí)際的有效距離還取決于你使用的電子設(shè)備。1.4新增導(dǎo)航信標(biāo)功能此外，藍(lán)牙5.0的意義不僅僅只是更快更遠(yuǎn)而已，它還將為定位服務(wù)的發(fā)展帶來提升。藍(lán)牙5.0技術(shù)對(duì)此添加更多的導(dǎo)航功能，因此該技術(shù)可以作為室內(nèi)導(dǎo)航信標(biāo)或類似定位設(shè)備使用，結(jié)合Wi-Fi可以實(shí)現(xiàn)精度小于1米的室內(nèi)定位。譬如，如果你在繁忙的市中心大廈迷路了，你可以使用藍(lán)牙技術(shù)，即使在龐大的商業(yè)中心也可以找到目的地。1.5拓展物聯(lián)網(wǎng)功能當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)還在持續(xù)火爆，給我們的智能家居帶來不少的憧憬。因此，藍(lán)牙5.0技術(shù)特別對(duì)物聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用進(jìn)行了很多底層優(yōu)化，力求以更低的功耗和更高的性能為智能家居提供服務(wù)。之前的藍(lán)牙v4.2已經(jīng)擁有了一些專注物聯(lián)網(wǎng)的功能，而藍(lán)牙5.0則將這些功能放在了中心位置。當(dāng)然了，它更遠(yuǎn)的作用距離肯定能夠提高智能家居的一體化，而更強(qiáng)的傳遞容量意味著新標(biāo)準(zhǔn)能夠允許物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備溝通更容易。新的藍(lán)牙5.0將會(huì)重新定義藍(lán)牙設(shè)備傳輸信息的方式，讓它們從應(yīng)用匹配設(shè)備的模式轉(zhuǎn)化到無連接傳輸物聯(lián)網(wǎng)的境界，對(duì)應(yīng)用下載或應(yīng)用連接設(shè)備的需求進(jìn)一步減少，為物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建帶來更多的便捷。1.6帶來更便捷的連接方式全新的藍(lán)牙5.0能夠增加更多的數(shù)據(jù)傳輸功能，硬件廠商可以通過藍(lán)牙5.0創(chuàng)建更復(fù)雜的連接系統(tǒng)，比如Beacon或位置服務(wù)。因此通過藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送的廣告數(shù)據(jù)可以發(fā)送少量信息到目標(biāo)設(shè)備中，甚至無需經(jīng)過配對(duì)。這意味著藍(lán)牙5.0技術(shù)將會(huì)徹底改變當(dāng)前的連接方式，簡化設(shè)備的配對(duì)過程。此外，之前的一些藍(lán)牙版本更新只要求升級(jí)軟件，但藍(lán)牙5.0很可能要求升級(jí)到新的芯片。不過，舊的硬件仍可以兼容藍(lán)牙5.0，只是無法享用新的性能而已。二、藍(lán)牙5.0帶來新改變?cè)诩夹g(shù)上，新的藍(lán)牙5.0標(biāo)準(zhǔn)要比藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)有了一個(gè)全面的提升，無論是通信速度、通信距離還是通信容量都有大幅度的改善。當(dāng)前，正值物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)日趨激烈，低功耗藍(lán)牙（Bluetooth Low Energy，簡稱BLE）技術(shù)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域領(lǐng)先的通信標(biāo)準(zhǔn)之一，不過對(duì)比其他標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙并沒有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。而這次推出藍(lán)牙5.0卻可以通過低功耗藍(lán)牙BLE帶來一些新的特性，這無疑為這場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)及時(shí)補(bǔ)足不少技術(shù)資本，在這些新特性的幫助下，藍(lán)牙5.0有望輔助低功耗藍(lán)牙BLE，讓它成為物聯(lián)網(wǎng)最終的無線通信標(biāo)準(zhǔn)。特別是當(dāng)新的藍(lán)牙5.0的通信速度提高一倍的水平時(shí)，這意味著其功耗也減半了，更低的功耗帶來很多好處，尤其是在很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，對(duì)通信速度的要求并不高，因?yàn)榇蠖鄶?shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用并不需要傳送流媒體，可穿戴產(chǎn)品就是這種應(yīng)用的典型代表。就以運(yùn)動(dòng)手環(huán)為例，健康數(shù)據(jù)主要包括脈搏、步數(shù)、鍛煉方式等信息，不過，續(xù)航時(shí)間是一款手環(huán)能否成功的關(guān)鍵因素。如果將通信速度提高一倍，那么真正的通信時(shí)間最大可減少為原來的一半，所以這就相當(dāng)于可以把功耗降低到接近原來的一半。功耗減半意味著續(xù)航時(shí)間延長一倍，這對(duì)于可穿戴產(chǎn)品來說就是很大的好處了。眾所周知，在可穿戴領(lǐng)域藍(lán)牙已經(jīng)是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙技術(shù)功耗低、傳輸速度較快，因此在消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域大獲成功，但如果將目光放到整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，工程師仍然存在很多選擇，還沒有人能預(yù)測(cè)哪種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)能夠在這個(gè)不斷發(fā)展變化的市場(chǎng)一統(tǒng)天下。所以現(xiàn)在很多產(chǎn)品不得不支持多種連接標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)更多的應(yīng)用環(huán)境。藍(lán)牙5.0將通信速度提高了一倍，BLE的速度得以翻倍，對(duì)于目前多數(shù)BLE應(yīng)用而言，藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)夠用，所以速度的提升并不會(huì)馬上帶來用戶體驗(yàn)的改善。不過，從另一層面來說，功耗卻成為了當(dāng)前可穿戴產(chǎn)品最頭疼的問題之一。此外，速度提高將使軟件或固件更新用時(shí)更少。雖然軟件更新并不是常用功能，但由于軟件更新時(shí)需要下載的數(shù)據(jù)量很大，所以通信速度提高也能有效降低軟件更新時(shí)的功耗。藍(lán)牙5.0具備的四倍通信距離意味著藍(lán)牙將搶奪Wi-Fi在智能家居市場(chǎng)的份額。此外,藍(lán)牙5.0也進(jìn)一步增加了通信距離，這增長通信距離對(duì)于BLE的其他應(yīng)用更是一大好消息，因?yàn)椴还苁撬{(lán)牙鍵鼠還是可穿戴，都可以讓用戶不再擔(dān)心由于距離變遠(yuǎn)而掉線，這一點(diǎn)對(duì)于藍(lán)牙耳機(jī)尤其重要。三、窺探藍(lán)牙5.0新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展前景藍(lán)牙5.0新標(biāo)準(zhǔn)的確立，無疑帶給用戶和廠商都是非常大的改變，展望未來，藍(lán)牙5.0新標(biāo)準(zhǔn)又會(huì)有哪些市場(chǎng)發(fā)展前景呢？下面我們就來一探究竟。首先，對(duì)消費(fèi)者而言，藍(lán)牙5.0新標(biāo)準(zhǔn)的確立無疑帶來更大的使用便利。眾所周知，現(xiàn)行的藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)不足以維持連接一戶家庭的全部藍(lán)牙設(shè)備，當(dāng)設(shè)備增多，就會(huì)暴露出連接掉線、不兼容、傳輸速度變慢等一系列常見的無線網(wǎng)絡(luò)問題。要知道如果一切如宣傳所說，新5.0標(biāo)準(zhǔn)將徹底改變這一情況。得益于藍(lán)牙5.0新技術(shù)的改變，升級(jí)后的藍(lán)牙信號(hào)會(huì)展現(xiàn)出更強(qiáng)的抵抗WiFi和LTE信號(hào)干擾的能力，能在一定范圍內(nèi)規(guī)避堵塞的電波，使家庭的各個(gè)數(shù)碼設(shè)備保持信號(hào)通暢。追求極簡主義的用家把相關(guān)外設(shè)全部升級(jí)為藍(lán)牙版，屆時(shí)，我們的更高速、更便捷的藍(lán)牙連接已經(jīng)不再是夢(mèng)想，不再是遙不可及了。其實(shí)，在實(shí)際應(yīng)用上，針對(duì)一些有較高需求的藍(lán)牙連接諸如藍(lán)牙智能手表，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到極限的情況，我們也明顯察覺到是時(shí)候升級(jí)了。因?yàn)楫?dāng)前的智能手表極大多數(shù)依賴與手機(jī)的藍(lán)牙連接，藍(lán)牙4.2無線技術(shù)的連接方式已經(jīng)明顯制約了智能手表的功能拓展，更成為了制約智能手表繼續(xù)前進(jìn)的一個(gè)重要技術(shù)瓶頸。而藍(lán)牙5.0新標(biāo)準(zhǔn)的正式確立，對(duì)于各大智能手表廠商而言，無疑是收益匪淺，可以從藍(lán)牙5.0更高速的無線連接上帶來更繁多、更豐富的智能手表功能應(yīng)用，支持藍(lán)牙5.0連接也會(huì)成為新一代智能手表的一大功能賣點(diǎn)而得到用家的垂青和追捧。說得更長遠(yuǎn)些，其實(shí)，藍(lán)牙5.0新標(biāo)準(zhǔn)的確立，開啟了我們智能家居應(yīng)用“物聯(lián)網(wǎng)”的大門，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)來說，藍(lán)牙5.0的誕生的確恰逢其時(shí)。有統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，截至2021年，全世界將有480億聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，其中約三分之一會(huì)搭載藍(lán)牙?？梢灶A(yù)計(jì)，屆時(shí)全世界的無線連接市場(chǎng)將會(huì)更加快速增長，到2021年，預(yù)計(jì)IC設(shè)備的年出貨量將達(dá)到100億臺(tái)。藍(lán)牙5.0的發(fā)布預(yù)計(jì)將在物聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)垂直領(lǐng)域創(chuàng)造新機(jī)會(huì)，因?yàn)樗梢燥@著降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本，并給予設(shè)備供應(yīng)商更大的靈活空間，就是通過藍(lán)牙5.0的新功能、新技術(shù)開發(fā)新出現(xiàn)的各種應(yīng)用方式和場(chǎng)景，以豐富我們的物聯(lián)網(wǎng)智能生活。最后，值得注意的是，當(dāng)前藍(lán)牙5.0技術(shù)所帶來的各種功能優(yōu)勢(shì)是需要“雙向”兼容才能實(shí)現(xiàn)的，換言之，除了你的智能手機(jī)支持藍(lán)牙5.0之外，所連接的藍(lán)牙設(shè)備也需要支持5.0標(biāo)準(zhǔn)才能達(dá)到最佳效果。就目前的發(fā)展階段而言，雖然支持藍(lán)牙5.0標(biāo)準(zhǔn)的硬件設(shè)備并不算多，但是隨著智能家居的不斷延伸和發(fā)展，藍(lán)牙5.0設(shè)備必定會(huì)成為未來的趨勢(shì)。尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推進(jìn)和演變，勢(shì)必推動(dòng)藍(lán)牙5.0加速普及，而藍(lán)牙5.0也反之為物聯(lián)網(wǎng)帶來革新性的功能應(yīng)用，兩者相輔相成，相得益彰?？偨Y(jié)隨著藍(lán)牙5.0的正式推出，它將帶來一場(chǎng)新一輪的無線傳輸技術(shù)革命，藍(lán)牙5.0不僅可以提供更穩(wěn)定的連接，更深層的意義在于它能夠推動(dòng)藍(lán)牙信標(biāo)在未來物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的快速普及，更可以為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供無縫體驗(yàn)，也將會(huì)讓我們的真正智能生活之夢(mèng)可以提早來臨，感受物聯(lián)網(wǎng)帶來的便利與智能。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍(lán)牙5.0技術(shù)介紹。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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06-06
2023
用藥提醒手環(huán)設(shè)計(jì)
基于RFID和藍(lán)牙技術(shù)的用藥提醒手環(huán)設(shè)計(jì)隨著社會(huì)的發(fā)展與國家醫(yī)療事業(yè)的進(jìn)步,人們對(duì)健康的要求在提高,按照醫(yī)囑要求用藥越來越受到重視。在日常生活中很多生活半自理的病人,因?yàn)殄e(cuò)誤用藥導(dǎo)致病情惡化,或是用藥時(shí)間延誤導(dǎo)致藥效未能發(fā)揮作用。所以合理用藥、按時(shí)用藥成為老年人等特殊人群關(guān)注的焦點(diǎn)。如果采用本設(shè)計(jì)——用藥提醒手環(huán),不需要像安卓手機(jī)一樣復(fù)雜,也不需要導(dǎo)入藥品數(shù)據(jù),就可以實(shí)現(xiàn)一切信息與醫(yī)院服務(wù)器同步,讓病人按時(shí)服用藥物以保證藥物充足的發(fā)揮藥效。用藥提醒手環(huán)的推廣與使用,可以方便各醫(yī)院與病人進(jìn)行聯(lián)系,并監(jiān)督需要服用周期藥物的病人按時(shí)用藥。與此同時(shí),也能提高人們對(duì)身體健康的重視。本文提出了基于RFID和藍(lán)牙技術(shù)的用藥提醒手環(huán)的設(shè)計(jì),手持終端能夠?qū)︶t(yī)生開出的藥物進(jìn)行標(biāo)簽掃描、識(shí)別,通過藍(lán)牙技術(shù)傳輸至手環(huán)終端；手環(huán)終端結(jié)合醫(yī)院服務(wù)器,隨著用藥信息存儲(chǔ)的更新進(jìn)行判別,病人通過顯示屏自主選擇設(shè)置用藥時(shí)間,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用藥提醒。這種設(shè)計(jì)能夠滿足手環(huán)查看時(shí)間和提醒用藥信息的雙重需求,并且使用簡便、操作簡單、具有普遍性和高效性。一、用藥提醒手環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1總體結(jié)構(gòu)針對(duì)老年人等一些特殊人群,考慮到他們用手機(jī)不方便等因素,設(shè)計(jì)了基于RFID和藍(lán)牙技術(shù)的用藥提醒手環(huán)。本設(shè)計(jì)以STC89C51單片機(jī)為平臺(tái),由手持終端、手環(huán)終端和醫(yī)院服務(wù)器連接端三部分組成。其中,手持終端利用了藍(lán)牙技術(shù)和RFID閱讀器實(shí)現(xiàn)藥物信息掃描讀??；手環(huán)終端接收藍(lán)牙模塊發(fā)送信息,模擬手環(huán)由DS1320芯片、蜂鳴器模塊、按鍵模塊設(shè)置和OLDE顯示模塊構(gòu)成；醫(yī)院服務(wù)器端通過用藥信息存儲(chǔ)部分實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)用藥信息的更新,更新信息傳送至用藥管理模塊,實(shí)現(xiàn)手環(huán)信息獲取功能。手環(huán)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖1所示。1.2硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)以STC89C52RC單片機(jī)芯片為核心,通過藍(lán)牙模塊傳輸RFID閱讀器所獲取的藥品數(shù)據(jù)信息；通過用藥管理系統(tǒng)與醫(yī)院服務(wù)器連接獲取藥品的具體服用說明；通過按鍵自主選擇用藥時(shí)間段；通過時(shí)鐘模塊讀取實(shí)時(shí)時(shí)間并定時(shí)；通過蜂鳴器和OLED顯示屏進(jìn)行用藥提醒和具體用藥說明。本設(shè)計(jì)中存在多個(gè)模塊,將不同模塊的作用相結(jié)合,緊密相連,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和顯示報(bào)警等功能。本手環(huán)設(shè)計(jì)提供了單片機(jī)控制核心模塊、藍(lán)牙模塊、蜂鳴器模塊、時(shí)鐘模塊、OLED顯示模塊。二、手環(huán)部分硬件設(shè)計(jì)在硬件設(shè)計(jì)中,本文主要選取了用藥提醒手環(huán)的主要硬件進(jìn)行介紹,詳細(xì)介紹了模塊選取型號(hào)、如何與單片機(jī)連接通信以及選取模塊的優(yōu)勢(shì)。2.1藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)藍(lán)牙通信模塊是藥品標(biāo)簽掃描信息與手環(huán)終端交換信息的通道,本設(shè)計(jì)中用到的藍(lán)牙模塊需要以串口模式分別與手持終端的單片機(jī)和手環(huán)終端的單片機(jī)相連。選用的藍(lán)牙模塊為HC-06藍(lán)牙串口從機(jī)模塊,模塊上有四個(gè)引腳:VCC、GND、TXD和RXD。CSR藍(lán)牙芯片是HC-06藍(lán)牙串口從機(jī)模塊采用的芯片,供電電壓3.3V,有效傳輸距離10米。能夠?qū)崿F(xiàn)語音和數(shù)據(jù)同步傳輸,且抗干擾性好,成本低。2.2時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用DS1302芯片實(shí)現(xiàn)手環(huán)的定時(shí)功能,提供準(zhǔn)確的時(shí)間信息,患者可根據(jù)最合適用藥時(shí)間的建議自主進(jìn)行時(shí)間設(shè)置,確保能夠準(zhǔn)確提醒用藥。DS1302芯片與STC89C51單片機(jī)通過I/O、SCLK、RST控制線進(jìn)行連接。實(shí)現(xiàn)了手環(huán)時(shí)鐘的信息,進(jìn)行定時(shí)并提醒,手動(dòng)選擇設(shè)置需要設(shè)定的時(shí)間,單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)與DS1302芯片時(shí)間對(duì)比,定時(shí)時(shí)間到時(shí),由單片機(jī)的I/O口控制繼電器的開關(guān)。2.3蜂鳴器報(bào)警模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用有源蜂鳴器模塊,低電平觸發(fā),工作電壓為3.3V-5V。起到兩個(gè)作用:(1)在按鍵按下后蜂鳴器發(fā)出聲響,模擬按鍵音；(2)定時(shí)報(bào)警作用,當(dāng)時(shí)鐘模塊設(shè)定的時(shí)間一到,蜂鳴器引腳通過監(jiān)測(cè)繼電器開關(guān),檢測(cè)到低電平進(jìn)行響鈴報(bào)警。2.4手環(huán)顯示模塊設(shè)計(jì)手環(huán)顯示模塊采用QG-2864KLBEG01模塊,顯示屏的發(fā)光單元是有機(jī)聚合物發(fā)光二級(jí)管,即organic/polymerlightemittingdiode,簡稱OLED。單色屏的一個(gè)像素就是一個(gè)發(fā)光二極管。OLED是“自發(fā)光”,像素本身就是光源,所以對(duì)比度極高,顯示效果很犀利。本模塊顯示顏色為1/4黃+3/4藍(lán),但仍屬于單色屏,另有“藍(lán)+白”組合色可選。模塊接口為8個(gè)插針,針腳定義已印在板上,使用串行SPI協(xié)議。因?yàn)榘遢d穩(wěn)壓芯片U2,模塊供電電壓可以是3-5V。模塊自帶中文字庫芯片。三、用藥提醒手環(huán)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)用藥提醒手環(huán)的軟件設(shè)計(jì)分為手持終端單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和用藥管理模塊與醫(yī)院服務(wù)器連接更新部分的軟件設(shè)計(jì),首先設(shè)計(jì)程序并對(duì)最基本應(yīng)用模塊編程,對(duì)這些模塊進(jìn)行調(diào)試,當(dāng)調(diào)試成功并能實(shí)現(xiàn)功能后,再利用它們來開發(fā)上一層的模塊系統(tǒng)。3.1程序總流程圖用藥提醒的手持終端對(duì)藥品標(biāo)簽進(jìn)行RFID掃描,并通過51單片機(jī)對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,系統(tǒng)檢測(cè)藍(lán)牙模塊是否連接,檢測(cè)到連接后將采集的信息通過藍(lán)牙模塊提取發(fā)送給手環(huán)終端。手環(huán)終獲取藥物信息后與用藥管理模塊相連接,當(dāng)檢測(cè)到醫(yī)院服務(wù)器中已更新患者用藥相關(guān)數(shù)據(jù),則提取信息,采用模擬IIC通信方式將建議用藥時(shí)間通過LCD12864顯示屏顯示出來,患者自主手動(dòng)選擇用藥時(shí)間,通過DS1302芯片記憶定時(shí),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用藥提醒功能。3.2RFID閱讀器標(biāo)簽掃描信息RFID(Radio Frequency Identification)是短距離標(biāo)簽識(shí)別技術(shù)的一種,閱讀器可接收和發(fā)送射頻信號(hào),對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫。本設(shè)計(jì)中采用的是主動(dòng)式RFID標(biāo)簽,周期性的發(fā)送ID信號(hào),閱讀器可直接獲得RFID標(biāo)簽的信息并將信息發(fā)送給與RFID相連的51單片機(jī)。3.3用藥管理模塊信息的獲取用藥管理模塊是整個(gè)系統(tǒng)的邏輯分析判斷部分,讀取藍(lán)牙模塊發(fā)送的信息,通過指針獲取的方法與醫(yī)院服務(wù)器的信息進(jìn)行分析和判斷,并顯示出判斷結(jié)果,實(shí)現(xiàn)獲取患者用藥信息的功能。本系統(tǒng)的用藥管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)用戶用藥信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能,向醫(yī)院服務(wù)端發(fā)送相應(yīng)的信息來記錄某日應(yīng)服用藥物?？偨Y(jié)本文結(jié)合了RFID閱讀器識(shí)別標(biāo)簽技術(shù)、藍(lán)牙通信技術(shù)以及與醫(yī)院服務(wù)器相連接的用藥模塊管理系統(tǒng),設(shè)計(jì)了針對(duì)老人、盲人等特殊人群的用藥提醒手環(huán)管理系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)安卓手機(jī)提醒系統(tǒng)的復(fù)雜性,操作簡便,實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化的用藥提醒,使用過程中只需要患者根據(jù)用藥建議手動(dòng)選擇用藥時(shí)間段,其他功能均可由系統(tǒng)程序運(yùn)作自動(dòng)完成。此外,本系統(tǒng)以手持終端和手環(huán)為載體,使用時(shí)只需將手環(huán)戴在手腕上,無需特殊的攜帶方式且手環(huán)中的DS1302芯片可以實(shí)現(xiàn)手表的功能,免除了繁重復(fù)雜的設(shè)備模式。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的單片機(jī)技術(shù)詳情。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
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06-05
2023
藍(lán)牙寵物穿戴設(shè)備
近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及硬技術(shù)的飛速發(fā)展，可穿戴設(shè)備成為當(dāng)前一個(gè)熱門課題?，F(xiàn)在大多數(shù)人對(duì)生活的追求逐步升級(jí)，對(duì)寵物的關(guān)注更為突出，可穿戴設(shè)備受到大多數(shù)寵物主人的青睞?？纱┐髟O(shè)備不僅僅是一種硬件設(shè)備，更是通過軟件支持以及數(shù)據(jù)交互、云端交互來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大而復(fù)雜的功能，可穿戴設(shè)備將會(huì)對(duì)我們的生活、感知帶來很大的轉(zhuǎn)變?？梢灶A(yù)見的是，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的全面到來，使得智能寵物穿戴設(shè)備領(lǐng)域讓人們有了更多的期待。一、智能寵物穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方案基于藍(lán)牙無線控制的智能寵物穿戴設(shè)備的硬件系統(tǒng)主要通過藍(lán)牙模塊、音樂播放模塊、振動(dòng)計(jì)步模塊、溫度傳感器。以單片機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過藍(lán)牙控制各個(gè)模塊的運(yùn)行。當(dāng)寵物處于燈光環(huán)境較弱情況時(shí)，可通過藍(lán)牙控制開啟照明系統(tǒng)；照明模塊主要由簡單的LED燈構(gòu)成，協(xié)調(diào)照明控制程序，通過藍(lán)牙模塊來控制。寵物在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可以開啟示步模塊，寵物每行走一步則LED燈循環(huán)一個(gè)；此模塊主要由彩色的LED燈構(gòu)成，協(xié)調(diào)震動(dòng)開關(guān)來控制示步模塊的運(yùn)行。溫度傳感器DS18B20通過單總線與STM32單片機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)寵物的體溫。DS18B20所傳回的數(shù)據(jù)是通過藍(lán)牙接口反饋給用戶的。音樂播放主要以MP3+WAV+WMA音樂模塊為核心，還具有其他的與播放的相關(guān)操作。這個(gè)模塊主要是由串口來控制的，STM32單片機(jī)發(fā)送相關(guān)的指令然后模塊識(shí)別相關(guān)的指令就可以實(shí)現(xiàn)音樂的播放、暫停和切歌的功能。藍(lán)牙模塊作為本設(shè)備與外界的一個(gè)接口，用戶能夠通過智能手機(jī)對(duì)于設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。在硬件方面主要是通過串口與STM32單片機(jī)進(jìn)行通信，然后單片機(jī)識(shí)別藍(lán)牙模塊所傳回的指令，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)整體的控制。二、智能寵物穿戴設(shè)備硬件系統(tǒng)2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)本系統(tǒng)的核心控制系統(tǒng)是STM32F103單片機(jī)，STM32F103是基于超低功耗的ARMCortex-M3處理器內(nèi)核，工作頻率高達(dá)72MHz，片上集成512KB的Flash存儲(chǔ)器、64KB的SRAM存儲(chǔ)器。該微控制器中集成復(fù)位電路、低電壓檢測(cè)、精確的RC振蕩器等電路，該微控制器最多多達(dá)13個(gè)通信接口，其中包含5個(gè)USART接口。因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)系統(tǒng)需要較多的串口，所以STM32單片機(jī)微控制器是該系統(tǒng)的最佳選擇。2.2藍(lán)牙電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的藍(lán)牙模塊采用的是ATK-HC05藍(lán)牙串口模塊。該模塊是一款高性能主從一體藍(lán)牙串口模塊，可以同各種帶藍(lán)牙功能的電腦、智能手機(jī)、PDA、PSP等移動(dòng)終端配對(duì)，該模塊支持較寬的波特率范圍：4800MHZ-1382400MHZ；并且該模塊兼容5V或3.3V單片機(jī)系統(tǒng)，可以很方便與該產(chǎn)品進(jìn)行連接。另外，模塊自帶了一個(gè)狀態(tài)指示燈，在模塊上電的同時(shí)（或上電之前），此時(shí)處于慢閃狀態(tài)（1秒亮1次）；在模塊處于上電的時(shí)候，此時(shí)處于快閃狀態(tài)（1秒2次），表示模塊進(jìn)入可配對(duì)狀態(tài)；當(dāng)模塊配對(duì)成功，此時(shí)處于雙閃狀態(tài)（一次閃2下，2秒閃一次）。HC05_Init函數(shù)用于初始化與ATK-HC05連接的IO口，并通過AT指令檢測(cè)ATK-HC05藍(lán)牙模塊是否已經(jīng)連接；HC05_Get_Role函數(shù)用于獲取ATK-HC05藍(lán)牙模塊的主從狀態(tài)；HC05_Set_Cmd函數(shù)是一個(gè)ATK-HC05藍(lán)牙模塊的通用設(shè)置指令，通過調(diào)用該函數(shù)，可以修改ATK-HC05藍(lán)牙串口模塊的各種設(shè)置；HC05_CFG_CMD函數(shù)專為USMART調(diào)試組件提供，專用于USMART測(cè)試ATK-HC05藍(lán)牙串口模塊的AT指令，如果在不需要串口調(diào)試的時(shí)候，可以將該函數(shù)刪除。在main函數(shù)里面，通過判斷是否接收字符串指令來決定每個(gè)功能的運(yùn)行,所以我們?cè)O(shè)置每個(gè)按鍵的發(fā)送內(nèi)容分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的操作，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。設(shè)置完成后，就可以通過移動(dòng)端控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，同時(shí)移動(dòng)端還可以接收來自系統(tǒng)的同步數(shù)據(jù)。2.3示步模塊電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中的示步模塊采用的是當(dāng)前廣泛使用的振動(dòng)傳感器。該振動(dòng)傳感器的核心技術(shù)是SW-18020P彈簧型無方向性觸發(fā)開關(guān)；是一種廣泛使用的報(bào)警檢測(cè)傳感器，通過內(nèi)部的壓電陶瓷片加彈簧重錘結(jié)構(gòu)感受機(jī)械運(yùn)動(dòng)振動(dòng)的參量（如振動(dòng)速度、頻率、加速度等）并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)，然后經(jīng)過LM358等運(yùn)放放大并輸出控制信號(hào)。當(dāng)寵物處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，振動(dòng)開關(guān)呈斷開狀態(tài)，輸出端輸出高電平，綠色指示燈滅；當(dāng)寵物處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，振動(dòng)開關(guān)瞬間導(dǎo)通，輸出端輸出低電平，綠色指示燈亮。輸出端與單片機(jī)直接相連接，通過單片機(jī)檢測(cè)到高低電平，最后通過高低電平控制該設(shè)備的示步燈的亮滅。當(dāng)寵物處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，示步燈通過程序產(chǎn)生循環(huán)關(guān)系，示步燈循環(huán)閃亮，達(dá)到寵物示步的效果。2.4音樂模塊電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用的音樂模塊是以MY1690-16S MP3主控芯片位核心，支持MP3、WAV格式雙解碼。該模塊內(nèi)置3W功放，可以直接驅(qū)動(dòng)3W的揚(yáng)聲器。該模塊內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)的UART異步串口協(xié)議。可以通過MAX3232芯片轉(zhuǎn)換成RS232電平或者通過USB轉(zhuǎn)TTL模塊與PC通訊調(diào)試。該設(shè)備中STM32單片機(jī)通過串口給MY1690-16S芯片發(fā)送相應(yīng)的字符串指令，然后芯片判斷字符串指令進(jìn)行相應(yīng)的音樂操作，比如：播放、暫停、切換等；如果指令錯(cuò)誤，則不進(jìn)行任何的操作。2.5溫度測(cè)量模塊電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的溫度測(cè)量模塊采用目前使用最多的DS18b20溫度傳感器為核心元件。DS18b20與微處理器通信時(shí)僅需一條口線即可實(shí)現(xiàn)與位處理器的雙向通信，DS18B20在出廠時(shí)以設(shè)置為12位數(shù)據(jù)，讀取溫度數(shù)據(jù)時(shí)共讀取16位，然后把后11位的2進(jìn)制轉(zhuǎn)化為10進(jìn)制后再乘0.0625即為所測(cè)溫度值。前5位數(shù)字為符號(hào)位，當(dāng)前5位數(shù)值為1時(shí)，讀取的溫度為負(fù)數(shù)；當(dāng)前5位數(shù)值為0時(shí)，讀取的溫度為正數(shù)，測(cè)量結(jié)果以數(shù)字量方式串口傳輸。DS18b20支持多點(diǎn)組網(wǎng)技術(shù)，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在一條總線上，每條總線最多只能并聯(lián)8個(gè)，達(dá)到多點(diǎn)測(cè)溫，實(shí)現(xiàn)全方位測(cè)溫。三、智能寵物穿戴設(shè)備軟件設(shè)計(jì)和測(cè)試在系統(tǒng)上電之后，STM32單片機(jī)首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的初始化。初始化主要包括對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行配置，之后便對(duì)設(shè)備用到的兩個(gè)串口進(jìn)行配置，并對(duì)串口進(jìn)行配置，其中這些配置主要有設(shè)置串口時(shí)鐘、管腳、波特率、數(shù)據(jù)幀格式以及優(yōu)先級(jí)進(jìn)行配置，將藍(lán)牙所用的串口的優(yōu)先級(jí)設(shè)置成最高優(yōu)先級(jí)，音樂模塊用到的串口配置為較低的優(yōu)先級(jí)。對(duì)于藍(lán)牙所用的串口中斷處理函數(shù)，以及音樂模塊的串口只需要能夠發(fā)送相關(guān)的指令即可，即對(duì)printf()函數(shù)進(jìn)行重定向即可。除了對(duì)于串口的初始化之外還有對(duì)于系統(tǒng)外部中斷以及普通GPIO口的初始化。對(duì)于外部中斷的初始化時(shí)，首先對(duì)于相關(guān)的外部中斷GPIO口進(jìn)行時(shí)鐘以及管腳配置，之后再配置相關(guān)外部中斷的模式以及優(yōu)先級(jí)的配置。對(duì)于外部中斷函數(shù)，系統(tǒng)進(jìn)入外部中斷后系統(tǒng)中相關(guān)統(tǒng)計(jì)步數(shù)的變量加一，然后控制示步燈循環(huán)向前閃爍一個(gè)。對(duì)于普通GPIO的配置只需設(shè)置好時(shí)鐘以及GPIO的相關(guān)模式即可，以及對(duì)DS18B20的控制函數(shù)以及讀取數(shù)據(jù)的函數(shù)進(jìn)行編寫。在前面的步驟完成之后，單片機(jī)主要進(jìn)行的工作是查詢系統(tǒng)中相關(guān)的中斷。對(duì)于藍(lán)牙串口，主要用于接收指令并且進(jìn)行判斷，然后對(duì)不同的指令進(jìn)行不同的操作。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，首先需要輸入密碼連接設(shè)備的藍(lán)牙裝置，當(dāng)藍(lán)牙連接成功，可以在適應(yīng)的范圍內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的功能操作。然后通過移動(dòng)終端按鍵給單片機(jī)發(fā)送字符串指令，在上面的發(fā)送指令區(qū)中顯示出所發(fā)送的指令數(shù)據(jù)；當(dāng)單片機(jī)接收到相應(yīng)功能的指令字符串，就會(huì)將監(jiān)測(cè)到的相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送到移動(dòng)終端，最后在移動(dòng)端的數(shù)據(jù)顯示框中顯示出來?？偨Y(jié)基于藍(lán)牙無線控制的寵物穿戴設(shè)備系統(tǒng)是硬件技術(shù)與移動(dòng)終端相結(jié)合，是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它將寵物服飾與智能化硬件相結(jié)合，本設(shè)備的設(shè)計(jì)達(dá)到了現(xiàn)代化智能寵物穿戴設(shè)備的基本要求，本系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、簡單易操作、開發(fā)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，具有市場(chǎng)推廣性。
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06-04
2023
紅外與藍(lán)牙通訊對(duì)比
紅外線通訊技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)比較目前比較流行的短距離無線通訊技術(shù)就是藍(lán)牙技術(shù)（Bluetooth）。藍(lán)牙技術(shù)與紅外線技術(shù)的區(qū)別就在于：紅外線通訊是通過紅外光線傳輸數(shù)據(jù)，而藍(lán)牙技術(shù)是通過頻率為2.4GHz的微波來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)受微波傳輸特性的影響，它的通訊距離可以達(dá)到數(shù)十米甚至數(shù)百米，同時(shí)還可以繞過障礙物甚至是對(duì)障礙物進(jìn)行穿透來傳輸數(shù)據(jù)，并且還可以同時(shí)連接多個(gè)通訊對(duì)象。因此，紅外線會(huì)不會(huì)被藍(lán)牙這種更新的通訊技術(shù)淘汰呢？筆者就這些問題進(jìn)行分析討論。一、紅外線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)與藍(lán)牙通訊技術(shù)的定義1.1紅外線通訊技術(shù)的定義紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)的簡稱是IRDA，紅外線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的基礎(chǔ)是由IRDA制訂的一系列紅外數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)形成的。紅外線通訊技術(shù)是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，是傳統(tǒng)設(shè)備間連接線纜的一種替代。其通訊距離一般在0到1米之間，最快的傳輸速度可以達(dá)到16Mbps，通訊介質(zhì)則為波長為900nm左右的近紅外線。1.2藍(lán)牙通訊技術(shù)的定義東芝、愛立信、IBM、Intel與諾基亞在1998年5月共同提出的近距離無線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)就是藍(lán)牙技術(shù)（Bluetooth）。其能在10m的半徑范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)與聲音傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸帶寬1Mbps，頻率在2.402到2.480之間的電磁波是其通訊介質(zhì)。藍(lán)牙技術(shù)是無線電通信技術(shù)的一種，它的傳輸距離短、成本低（進(jìn)行無線通訊時(shí)完全免費(fèi)），它能夠有效的簡化掌上電腦、筆記本電腦與移動(dòng)電話以及手機(jī)等移動(dòng)通信終端設(shè)備間的因特網(wǎng)的通信。采用低能耗無線電通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、視頻傳輸方面的無線傳輸就是藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品。其傳輸?shù)乃俾首罡呖梢赃_(dá)到1Mbps，以時(shí)分方式進(jìn)行全分工（同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)）通信，通信距離為0.1到10m。如果配置上功率放大器，可以使通訊距離增加到100m。目前，225m的產(chǎn)品已經(jīng)在MSI的實(shí)驗(yàn)室通過測(cè)試。藍(lán)牙能夠在移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備間進(jìn)行無線信息交換。藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15，工作在2.4GHz頻帶，帶寬為1Mbps。二、紅外線通訊技術(shù)與藍(lán)牙通訊技術(shù)的不同特點(diǎn)2.1紅外線通訊技術(shù)的特點(diǎn)紅外線通訊技術(shù)的應(yīng)用很廣泛。目前世界范圍內(nèi)廣泛使用的無線連接技術(shù)就是紅外線通訊技術(shù)，現(xiàn)如今很多硬件與軟件平臺(tái)都支持紅外線通訊技術(shù)，其主要是利用數(shù)據(jù)電脈沖與紅外線脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換來進(jìn)行無線數(shù)據(jù)收發(fā)，用來取代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線纜連接。目前新的紅外線通訊標(biāo)準(zhǔn)可以將早期的通訊標(biāo)準(zhǔn)兼容，而且具有小角度（30度錐角以內(nèi)）、短距離、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接數(shù)據(jù)傳輸、保密性強(qiáng)、傳輸速率這些特點(diǎn)。目前，4Mbps速率的FIR技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用，16Mbps速率的VFIR技術(shù)也已經(jīng)發(fā)布。紅外線通訊技術(shù)得到了很多廠家與消費(fèi)者的共同認(rèn)同。目前，全球范圍內(nèi)的眾多軟硬件廠商已經(jīng)支持并采用了紅外線通訊技術(shù)。各主流軟件和硬件平臺(tái)也提供了對(duì)紅外線通訊技術(shù)的支持。移動(dòng)計(jì)算與移動(dòng)通訊設(shè)備中廣泛應(yīng)用紅外線通訊技術(shù)，而巨大的裝機(jī)量使紅外線無線通訊技術(shù)擁有了龐大的用戶群體。紅外線通訊技術(shù)的植入成本低。因?yàn)楹芏嘞到y(tǒng)芯片都有紅外線通訊控制電路，所以，只需要添加紅外線收發(fā)器就可以在系統(tǒng)里植入紅外線功能，這樣就很大幅度的降低了紅外線通訊技術(shù)的植入成本。目前大批生產(chǎn)已經(jīng)可以將植入成本控制在3美元以內(nèi)。然而，世界上沒有完美的產(chǎn)物。通訊距離短就是紅外線通訊技術(shù)的主要缺點(diǎn)。在通訊過程中設(shè)備不能移動(dòng)，只要遇到障礙物就會(huì)中斷通訊，而且目前廣泛使用的SIR標(biāo)準(zhǔn)的通訊速率也比較低，僅僅只有115.2kbit/s。事實(shí)上，取代線纜連接進(jìn)而進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸是紅外線通訊技術(shù)的主要目的，因此其功能才會(huì)顯得單一、擴(kuò)展性也比較差。2.2藍(lán)牙通訊技術(shù)的特點(diǎn)藍(lán)牙通訊主要工作在全球開放的2.4GHz ISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))頻段，其通過跳頻頻譜擴(kuò)展技術(shù)把頻帶分成若干個(gè)跳頻信息（hop channel）。系統(tǒng)中的無線電收發(fā)器可以在一次連接中按一定碼序列不斷地從一個(gè)信道“跳”到另一個(gè)信道。而一臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備可以與七臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備同時(shí)建立連接，其數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到1Mbps；并且具有低功耗、通訊安全性好等特點(diǎn)。利用藍(lán)牙技術(shù)可以在有效的范圍內(nèi)越過障礙物進(jìn)行連接，而且在通訊視角與方向方面沒有特別要求。藍(lán)牙技術(shù)可以廣泛支持語音傳輸，而且組網(wǎng)簡單方便。藍(lán)牙技術(shù)有很好的應(yīng)用前景。藍(lán)牙技術(shù)是一種新興技術(shù)，目前還未廣泛投入應(yīng)用。許多藍(lán)牙設(shè)備還處于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段。然而，可以肯定的是現(xiàn)在很多具有紅外線數(shù)據(jù)通訊功能的設(shè)備在將來一樣可以使用藍(lán)牙技術(shù)來進(jìn)行無線連接。另外紅外線技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的某些特定功能可以利用藍(lán)牙技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)與語音傳輸技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，例如無線電話、多臺(tái)設(shè)備的組網(wǎng)等等。目前藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)獲得了兩千余家企業(yè)的響應(yīng)，因此已經(jīng)擁有了巨大的開發(fā)與生產(chǎn)能力，而且還具有很高的知名度，廣大消費(fèi)者對(duì)這一技術(shù)也非常有興趣。目前藍(lán)牙技術(shù)的植入成本比較高，到發(fā)展成熟階段會(huì)有所改善。USB接口藍(lán)牙適配器、藍(lán)牙PC卡與藍(lán)牙手機(jī)的產(chǎn)品已經(jīng)面向市場(chǎng)，然而售價(jià)普遍很高。由此看來，藍(lán)牙早期發(fā)展階段植入成本還是比較高的，估計(jì)批量生產(chǎn)植入成本可在30美元內(nèi)。等到藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展成熟時(shí)，植入成本可以控制在10美元內(nèi)。然而，藍(lán)牙技術(shù)與紅外線技術(shù)以及世間萬物一樣，都存在缺點(diǎn)。藍(lán)牙技術(shù)缺點(diǎn)也是通訊速率、安全性都不是很高，但成本卻是比較高。結(jié)束語總而言之，藍(lán)牙技術(shù)擁有較大的優(yōu)勢(shì)，然而因?yàn)槟壳八{(lán)牙技術(shù)還處于發(fā)展初期，多方面條件的都能對(duì)其有所制約，并且藍(lán)牙技術(shù)的植入成本很高、通訊速率也比較低、技術(shù)也不太成熟，其發(fā)展與普及仍需要經(jīng)過市場(chǎng)的磨煉與時(shí)間的考驗(yàn)，其自身的技術(shù)也有待與不斷完善與提高。然而，紅外線通訊技術(shù)技術(shù)成熟、成本低廉、兼容性好、通訊速率高等特點(diǎn)，且獲得了廣泛軟硬件的支持與使用，是應(yīng)用范圍十分廣泛。雖然，藍(lán)牙技術(shù)最終可能會(huì)取代紅外線通訊技術(shù)，但這個(gè)過程還需要很長的時(shí)間。在這個(gè)時(shí)期里面，近距離無線數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域里的重要角色仍然會(huì)是紅外線通訊技術(shù)。藍(lán)牙技術(shù)與紅外線技術(shù)都有自身的優(yōu)勢(shì)與不足，我們可以斷言，未來的一段時(shí)間里，這兩者會(huì)出現(xiàn)互相競(jìng)爭(zhēng)、互相促進(jìn)、互相補(bǔ)充的發(fā)展局面，這將會(huì)對(duì)短距離無線通訊技術(shù)體系的完善有很好的促進(jìn)。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的紅外線通訊技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)比較。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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06-03
2023
藍(lán)牙溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
基于藍(lán)牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，自古以來農(nóng)業(yè)在國民生產(chǎn)中占據(jù)著重要地位。隨著我國進(jìn)入新時(shí)代，我國各個(gè)行業(yè)的迅猛發(fā)展，尤其是國家對(duì)農(nóng)業(yè)的投入成本日益增大，促使了我國由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的快速轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代溫室通過科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)，更好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室的控制使用，改變了過去靠天吃飯的現(xiàn)狀。溫室大棚技術(shù)雖然取得的快速的發(fā)展，但在溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)方面還存在一定的局限性，限制了我國溫室農(nóng)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展?；谒{(lán)牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正是在這樣的背景之下，立足于研究符合我國國情的溫室監(jiān)測(cè)體系，具有一定研究價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。一、溫室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)基于藍(lán)牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要關(guān)鍵元件選擇部分為以下幾個(gè)模塊：溫濕度采集模塊、溫濕度顯示模塊以及藍(lán)牙通信傳輸模塊，接下來將重點(diǎn)敘述完成這個(gè)系統(tǒng)功能方案的選擇與設(shè)計(jì)。（一）作為核心控制系統(tǒng)的單片機(jī)的選擇是重點(diǎn)之一，考慮其系統(tǒng)設(shè)計(jì)性價(jià)比，工作的穩(wěn)定性，便于開發(fā)和功耗等因素?；谝陨蠋c(diǎn)要求系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)作為硬件核心，以STC89C52作為代表，該系列單片機(jī)具有低功耗、雙DPTR、C語言代碼編寫簡單、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。（二）顯示模塊是人與機(jī)器最直接交流的窗口，為了實(shí)時(shí)顯示溫室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)以及操作狀態(tài)，系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)有顯示模塊，通常采用的顯示模塊有LCD12864顯示屏和LCD1602顯示屏。由于系統(tǒng)不需要顯示豐富的內(nèi)容，只需要顯示溫度數(shù)值即可，因此系統(tǒng)選擇LCD1602顯示屏。二、溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主控芯片的選擇與設(shè)計(jì)基于藍(lán)牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)，該單片機(jī)既可以滿足基本要求，又具有簡單的記憶存儲(chǔ)功能，而且價(jià)格相對(duì)便宜，STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)所使用外部管腳P0、P1、P2、P3口都可以作為I/O口使用，既可以作輸出口，也可以作輸入口。三、溫濕度傳感器的選擇與設(shè)計(jì)DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。四、LCD1602顯示模塊設(shè)計(jì)在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，使用LCD1602來顯示溫度、溫度的上限值、下限值。液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。五、藍(lán)牙通信模塊設(shè)計(jì)為了能夠及時(shí)實(shí)時(shí)對(duì)溫室空氣溫濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)利用藍(lán)牙通信模塊與手機(jī)進(jìn)行連接，可以直觀隨時(shí)觀察空氣中粉塵及溫濕度的相應(yīng)值并作出決策?；谒{(lán)牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用SPP-CA藍(lán)牙模塊，該藍(lán)牙模塊支持UART接口，并支持SPP藍(lán)牙串口協(xié)議，具有成本低、體積小、功耗低、收發(fā)靈敏性高等優(yōu)點(diǎn)，只需配備少許的外圍原件就能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能。總結(jié)由于溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)復(fù)雜，我國在溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)方面還存在一定的局限性，正是在這樣的背景之下，設(shè)計(jì)一種基于藍(lán)牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過藍(lán)牙通信模塊將溫室中的空氣中溫濕度測(cè)量值發(fā)送到手機(jī)APP上，可對(duì)溫室溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)實(shí)時(shí)掌握溫室溫濕度并對(duì)溫室環(huán)境控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用意義。具有一定研究價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于藍(lán)牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳情。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
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06-02
2023
藍(lán)牙BLE模塊系統(tǒng)
BLE軟硬件模塊及系統(tǒng)組成本文基于BLE模塊，方案從硬件電路的選型設(shè)計(jì)，到軟件功能的實(shí)現(xiàn)，最后組成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的定位控制；1.物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是智能設(shè)備硬件模塊，2.物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)是將智能設(shè)備模塊嵌入的電器設(shè)備中并配以軟件的支持，3.物聯(lián)網(wǎng)到室內(nèi)定位控制系統(tǒng)是在完成1、2的基礎(chǔ)上加入算法模型，本文將詳細(xì)介紹BLE的硬件與軟件部分。一、BLE硬件系統(tǒng)模塊硬件電路的設(shè)計(jì)主要有3個(gè)重要模塊和1個(gè)功能模塊，3個(gè)重要模塊為主控設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)、天線設(shè)計(jì)，本文將主控模塊和電源模塊歸納入主控電路設(shè)計(jì)，下文將詳細(xì)介紹。1.1主控電路設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)采用CSR公司的CSR1010作為CPU主控芯片，其特性是：擁有64KB的運(yùn)行內(nèi)存和64KB的儲(chǔ)存內(nèi)存、藍(lán)牙低功耗輸出的最大功率為75dBm、藍(lán)牙低功耗接收信號(hào)的功率下限為-92.5dBm、支持藍(lán)牙4.2規(guī)范，主機(jī)協(xié)議棧包括ATT、GATT、SM、L2CAP、GAP等，睡眠模式下電流小于900nA、采用32.768KHz和16MHz的雙晶振系統(tǒng)時(shí)鐘，前者用于睡眠模式下，而后者為正常工作時(shí)鐘、開關(guān)電源供電、可編程的通用PIO控制器、10位高精度的內(nèi)置ADC、12個(gè)數(shù)字的PIO口、3個(gè)模擬的AIO口、支持UART串口通信，I2C通信、SPI總線對(duì)EEPROM燒寫、外置flash芯片、支持SPI仿真、支持4路PWM模式、中斷喚醒和看門狗功能。設(shè)計(jì)的總原理圖如圖4.1所示：（1）EEPROM電路設(shè)計(jì)：CSR1010不存在內(nèi)嵌的程序存儲(chǔ)器，因此在設(shè)計(jì)時(shí)外接了一塊存儲(chǔ)容量為512Kb的EEPROM芯片，芯片型號(hào)為AT24C512，對(duì)模塊小型化的要求，封裝選為8-lead SOIC，其中1、2、3引腳為地址位，4和8分別為GND和VCC，5為數(shù)據(jù)引腳SDA，6為時(shí)鐘引腳SCL，7為寫保護(hù)引腳。其原理設(shè)計(jì)如圖4.2所示：通過SPI總線將程序燒入該芯片。（2）時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)：芯片采用的低功耗設(shè)計(jì)方案是：正常模式和睡眠模式相互交替工作來實(shí)現(xiàn)低功耗輸出。睡眠模式下采用低速時(shí)鐘，其晶振頻率為32.768KHz，工作模式下采用則采用晶振頻率為16MHz的高速時(shí)鐘，這種雙晶振的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是：時(shí)鐘更加準(zhǔn)確，減少內(nèi)部時(shí)鐘分頻帶來的損耗，其電路設(shè)計(jì)如圖4.3所示：（3）電源電路設(shè)計(jì)：電源模塊的設(shè)計(jì)是保證整個(gè)電路穩(wěn)定工作的首要因素，輸入電源模塊和驅(qū)動(dòng)電路模塊設(shè)計(jì)如圖4.5所示：VDD_BAT即輸入的總電源，其閾值大小在1.8v~4.4v之間，將47uf的大電容并接一個(gè)鐵氧體（在總電路設(shè)計(jì)中畫出），實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和濾波，防止沖擊電流對(duì)電路的損壞；VBAT_REG_IN和VDD_CORE的閾值大小是0.8v~1.35v以及0.65v~1.2v，這兩部分模塊的功能是為數(shù)字電路模塊提供穩(wěn)定的工作電壓，可通過軟件編程實(shí)現(xiàn)VDD_CORE的電壓控制。課題研究的一項(xiàng)重要工作是將BLE智能控制模塊嵌入電器中，在電源上實(shí)現(xiàn)工頻電到直流電的轉(zhuǎn)化；設(shè)計(jì)中對(duì)24v恒壓直流電進(jìn)行降壓穩(wěn)壓處理，導(dǎo)出3.3v恒壓源供給芯片使用，即圖4.5中的VDD_BAT等于3.3v，具體設(shè)計(jì)電路原理圖如圖4.6所示：圖中VBAT為輸入的電壓24v，采用5.6v的穩(wěn)壓二極管和J3Y的三極管組成放大電路，輸出5v電壓給LM117供電，其中LM117是穩(wěn)壓IC芯片，本設(shè)計(jì)采用LM117-3.3型號(hào)，即輸入電壓控制4.75v~10v，輸出電壓恒定為3.3v，電流閾值為0~1A。1.2天線電路設(shè)計(jì)天線的匹配程度將直接影響電磁波信號(hào)的傳輸質(zhì)量、傳輸距離與信道模型的準(zhǔn)確性。藍(lán)牙常用的天線有倒F天線、蛇形天線和集成的陶瓷天線，這里介紹前兩種類型。（1）倒F天線：倒F天線是一種四分之一波長的天線，天線有兩個(gè)方向，一端接GND，另一端作為射頻信號(hào)的發(fā)射末端，反饋點(diǎn)位于兩端之間，這種結(jié)構(gòu)的天線結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)方便，成本低；它的缺點(diǎn)是帶寬較窄。（2）蛇形天線：蛇形天線的長度取決于它的幾何結(jié)構(gòu)和近地距離，本文參照蛇形天線的物理性質(zhì)，通過HFFS仿真設(shè)計(jì)獲得天線的模型結(jié)構(gòu)。根據(jù)藍(lán)牙的工作頻段該天線的中心頻率為2.44GHz；本課題的板材選用FR4，相應(yīng)的介電常數(shù)為4.5，損耗角為0.02，板厚選擇為0.8cm，其中，芯片的7引腳是RF端口，理論上需要將端口后的特性阻抗匹配到50?，因此通過HFSS軟件仿真，獲取天線的長度和寬度。1.3功能電路設(shè)計(jì)BLE最小系統(tǒng)板引出多個(gè)I/O口實(shí)現(xiàn)與功能電路的對(duì)接，CSR1010芯片一共有32個(gè)引腳，其中有12個(gè)PIO引腳，設(shè)計(jì)時(shí)利用PIO9、PIO10和PIO11三個(gè)引腳作為功能模塊的輸出端口，輸出端口接三級(jí)管驅(qū)動(dòng)電路，通過I/O口輸出的高低電平使三極管工作在開關(guān)狀態(tài)，即飽和狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)的交互變化，其中三極管的集電極接上拉負(fù)載。二、BLE軟件模塊軟件功能的實(shí)現(xiàn)分為2大模塊：首先，是CSR1010主控CPU芯片的編程，驅(qū)動(dòng)智能設(shè)備工作，實(shí)現(xiàn)多個(gè)智能設(shè)備之間通信與電器設(shè)備的直接控制；然后，對(duì)移動(dòng)終端的編程與軟件優(yōu)化，完成用戶與智能控制設(shè)備之間的信息交互與電器設(shè)備的間接控制。2.1藍(lán)牙相關(guān)協(xié)議BLE的協(xié)議棧是實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙相關(guān)功能的基礎(chǔ)，BLE4.2的協(xié)議棧中主要分為兩大模塊1.主機(jī)（host）和2控制器（controller），其協(xié)議框架如圖4.10所示。其中控制器主要包括BLE的物理層協(xié)議以及鏈路層協(xié)議在此不再贅述，主機(jī)層從下往上包含了邏輯鏈路控制適配協(xié)議（L2CAP）、屬性協(xié)議（ATT）、安全管理器（SM）、通用屬性協(xié)議（GATT）和通用訪問協(xié)議(GAP)。（1）邏輯鏈路控制適配協(xié)議（L2CAP）：L2CAP是BLE協(xié)議棧的核心之一，是基帶的上層協(xié)議，它的功能是將基帶遞交的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為分組的格式，以便上層應(yīng)用的調(diào)用，且只支持異步無連接數(shù)據(jù)（ACL）。L2CAP根據(jù)不同功能定義了3種信道：1.用于多個(gè)設(shè)備之間的面向連接信道，2.作為廣播的無連接信道，3用于創(chuàng)建命令的信令信道。（2）通用屬性協(xié)議（GATT）：GATT是建立BLE連接的基礎(chǔ)，主要功能是發(fā)送或者接收信號(hào)的屬性數(shù)據(jù)段，實(shí)現(xiàn)2個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)交換，它通過定義服務(wù)（Service）和特征（Characteristic）實(shí)現(xiàn)BLE的通信，其中一個(gè)服務(wù)下包含了多個(gè)特征數(shù)據(jù)段，每個(gè)特征都具有唯一標(biāo)識(shí)的16比特或者128比特的UUID；在連接方面，GATT定義了一個(gè)Master主控設(shè)備，能同時(shí)連接多個(gè)Peripheral從設(shè)備，因此在實(shí)驗(yàn)過程中可以出現(xiàn)一個(gè)移動(dòng)終端能同時(shí)控制多個(gè)BLE設(shè)備，而一個(gè)BLE設(shè)備只能被一臺(tái)移動(dòng)終端連接控制，它實(shí)現(xiàn)的原理是一個(gè)BLE設(shè)備被連接后將不再發(fā)送請(qǐng)求連接信號(hào)；這里引入了多個(gè)BLE設(shè)備自組網(wǎng)的概念，即從設(shè)備會(huì)間歇性的發(fā)給主設(shè)備請(qǐng)求被連接信號(hào)。（3）通用訪問協(xié)議(GAP)：在BLE協(xié)議框架中GAP是面向應(yīng)用層的協(xié)議，它定義了BLE設(shè)備的2種通信方式：連接通信和廣播通信；同時(shí)上文提到的主設(shè)備與從設(shè)備是在GAP規(guī)范中定義的，通過HCI命令實(shí)現(xiàn)設(shè)備的掃描、連接、通信、中斷等功能。其中廣播通信有2種實(shí)現(xiàn)方式，廣播數(shù)據(jù)與掃描回復(fù)，前者是作為信號(hào)發(fā)生器向外輻射廣播，后者實(shí)現(xiàn)了來自GATT層數(shù)據(jù)的處理。2.2驅(qū)動(dòng)模塊智能設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊編程，涉及藍(lán)牙協(xié)議規(guī)范的編寫，以及軟件驅(qū)動(dòng)層實(shí)現(xiàn)電路功能，使用的軟件為CSRμEnergy SDK 2.4.5.13(xIDE)；APP設(shè)計(jì)是在移動(dòng)終端設(shè)備上編程，實(shí)現(xiàn)用戶信息的交換，這里采用Android4.3系統(tǒng)與android studio編程環(huán)境。（1）驅(qū)動(dòng)模塊：軟件驅(qū)動(dòng)模塊分為3部分內(nèi)容：協(xié)議規(guī)范的實(shí)現(xiàn)、I/O口編程實(shí)現(xiàn)電路功能和Mesh自組網(wǎng)驅(qū)動(dòng)編程。（2）協(xié)議規(guī)范的編寫主要是GAP和GATT這兩點(diǎn)內(nèi)容：GAP實(shí)現(xiàn)的功能函數(shù)：將BLE設(shè)備名稱寫入EEPROM gapWriteDeviceNameToNvm()、更新設(shè)備名稱updateDeviceName()、對(duì)GATT的信息進(jìn)行讀操作GapHandleAccessRead（）、對(duì)GATT的信息進(jìn)行寫操作GapHandleAccessWrite（）等；GATT實(shí)現(xiàn)的功能函數(shù)有：設(shè)置廣播參數(shù)gattSetAdvertParams（）、廣播定時(shí)器執(zhí)行g(shù)attAdvertTimerHandler（）、開始廣播GattStartAdverts（）以及停止廣播GattStopAdverts（）。如圖4.11所示：該圖表示BLE智能設(shè)備在協(xié)議規(guī)范中注冊(cè)、廣播與連接的流程圖。（3）I/O編程：首先，初始化應(yīng)用的時(shí)鐘、硬件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，注冊(cè)固件在數(shù)據(jù)庫中的屬性，編寫系統(tǒng)事件驅(qū)動(dòng)；然后，對(duì)CPU芯片的12個(gè)PIO口以及一些寄存器進(jìn)行編寫，其中包括對(duì)4路PWM進(jìn)行設(shè)置，它實(shí)現(xiàn)的方式是通過調(diào)制脈沖頻率、周期、占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)三極管電路的開關(guān)頻率的控制；并以查找表的形式輸出電流，即查找預(yù)設(shè)表中所對(duì)應(yīng)的輸出值。（4）Mesh自組網(wǎng)編程：主要通過幾個(gè)功能函數(shù)對(duì)Mesh信息的處理，包括數(shù)據(jù)初始化、讀/寫GATT的消息、通知和答復(fù)GATT從設(shè)備、以及對(duì)Mesh事件的編寫；BLE設(shè)備在Mesh網(wǎng)絡(luò)有3種狀態(tài)：未連接、連接中、已連接，其中連接中狀態(tài)到已連接需要發(fā)送網(wǎng)絡(luò)密鑰。2.3APP設(shè)計(jì)APP軟件的功能是實(shí)現(xiàn)了對(duì)功能電路的控制和室內(nèi)定位導(dǎo)航的控制；課題采用基于android4.5系統(tǒng)的移動(dòng)終端，其中，BLE功能模塊對(duì)android系統(tǒng)的最低要求是4.3版本，該版本以上(包括4.3)系統(tǒng)提供了BLE的適配器、管理器等功能模塊；其實(shí)現(xiàn)步驟為1.藍(lán)牙管理器（BluetoothManager）對(duì)象實(shí)例化，2.通過BluetoothManager獲取藍(lán)牙適配器（BluetoothAdapter）的實(shí)例化對(duì)象，3.打開藍(lán)牙即對(duì)適配器的實(shí)例化對(duì)象使能，4.搜索藍(lán)牙，5.創(chuàng)建藍(lán)牙設(shè)備，并連接。三、BLE智能設(shè)備控制系統(tǒng)及功能架構(gòu)CSR1010芯片設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)板作為智能設(shè)備的控制單元，功能電路設(shè)計(jì)為智能照明的MESH燈，將最小系統(tǒng)板嵌入功能電路模塊，實(shí)現(xiàn)手機(jī)移動(dòng)終端對(duì)該智能設(shè)備的控制；在室內(nèi)部署智能控制設(shè)備作為BLE基站，并向空間輻射信號(hào)，每個(gè)基站發(fā)射出具有唯一UUID標(biāo)識(shí)碼的廣播信號(hào)，通過不同基站組建的RSSI網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的控制與導(dǎo)航。系統(tǒng)框架依次為移動(dòng)終端、最小系統(tǒng)板、功能照明模塊。對(duì)于復(fù)雜的室內(nèi)空間，部署B(yǎng)LE智能照明設(shè)備的間隔距離為8米，有效的控制精度與成本?？偨Y(jié)本文首先從芯片選型與功能結(jié)構(gòu)方面介紹硬件電路的設(shè)計(jì)，包括時(shí)鐘電路、天線電路、功能電路、及電源驅(qū)動(dòng)電路；然后，軟件方面先從L2CAP、GATT、GAP等介紹了BLE協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用，以及功能驅(qū)動(dòng)模塊與Mesh自組網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，再結(jié)合手機(jī)終端簡述了智能設(shè)備控制與室內(nèi)定位導(dǎo)航、路徑規(guī)劃等功能實(shí)現(xiàn)的原理；最后，簡要概述室內(nèi)定位控制系統(tǒng)的架構(gòu)組成。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的BLE軟硬件模塊及系統(tǒng)組成。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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06-01
2023
藍(lán)牙紅外報(bào)警裝置
基于藍(lán)牙和紅外傳感器的報(bào)警裝置設(shè)計(jì)藍(lán)牙技術(shù)是一種支持設(shè)備短距離無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的代稱，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，成熟的BLE(Bluetooth low energy)無線網(wǎng)絡(luò)已成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)里的主角，主要用于在短距離環(huán)境下不同設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。本文應(yīng)用藍(lán)牙4.0BLE結(jié)合PIR人體紅外傳感器,設(shè)計(jì)了一個(gè)危險(xiǎn)位置報(bào)警裝置。該裝置由一個(gè)主機(jī)拖兩個(gè)從機(jī)構(gòu)成,從機(jī)安裝在危險(xiǎn)位置，通過人體紅外感應(yīng)模塊檢測(cè)是否有人到達(dá)了危險(xiǎn)位置，檢測(cè)到后產(chǎn)生危險(xiǎn)信息，發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)接收到危險(xiǎn)信息后通過播報(bào)語音信息進(jìn)行報(bào)警，然后通過按鍵電路清除報(bào)警?？赏ㄟ^該裝置的設(shè)計(jì)、開發(fā)與實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)與實(shí)踐基于藍(lán)牙的無線通信技術(shù)。一、藍(lán)牙協(xié)議淺析藍(lán)牙協(xié)議是一系列的通信標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙設(shè)備之間需要共同按照這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。藍(lán)牙協(xié)議的具體體系結(jié)構(gòu)主要包括藍(lán)牙主機(jī)、主機(jī)控制器、鏈路管理器、音頻模塊、基帶與鏈路控制器、射頻幾個(gè)部分。其中，藍(lán)牙主機(jī)還分為應(yīng)用程序、主機(jī)控制接口以及高層協(xié)議三個(gè)部分。協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)形式是協(xié)議棧，BLE協(xié)議棧將各個(gè)層定義的協(xié)議都集合在一起，以函數(shù)庫的形式實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了函數(shù)化處理，方便用戶調(diào)用。不同廠商根據(jù)自己產(chǎn)品的性能開發(fā)了自己的協(xié)議棧，并給用戶開放部分應(yīng)用層API(Application Programming Interface)，供用戶直接調(diào)用。BLE涉及電子、通信、電路等多學(xué)科的知識(shí)，對(duì)于初學(xué)者來說使用BLE協(xié)議棧進(jìn)行開發(fā)難度較大，可以嘗試下面的思路:其一對(duì)BLE無線網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)進(jìn)行簡化，不需要深入研究復(fù)雜的BLE協(xié)議棧，直接從應(yīng)用層入手，使用C語言程序進(jìn)行開發(fā)；其二對(duì)在Bluetooth-L E低功耗藍(lán)牙中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，只需要開發(fā)傳感器函數(shù)，在應(yīng)用層讀取傳感器函數(shù)即可；其三對(duì)數(shù)據(jù)采集周期進(jìn)行定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到喚醒BLE工作，這樣可以做到節(jié)能處理。二、基于藍(lán)牙和紅外傳感器的報(bào)警裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本裝置可以安裝在家庭里，如陽臺(tái)、飄窗、門口等家長認(rèn)為比較危險(xiǎn)的地方，當(dāng)兒童到達(dá)這些危險(xiǎn)位置時(shí)，就會(huì)發(fā)出警示信息，提示兒童所處位置危險(xiǎn)，同時(shí)也提示家長兒童到達(dá)了危險(xiǎn)地方,這樣可以避免兒童發(fā)生危險(xiǎn)，本裝置也可以輻射用于行動(dòng)不便的人群。系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用三個(gè)基于CC2540芯片研發(fā)的低功耗藍(lán)牙射頻模塊,其中之一作為主機(jī)，另外兩個(gè)作為從機(jī)，構(gòu)成一個(gè)微型的BLE無線網(wǎng)絡(luò)。其主要功能為系統(tǒng)上電，液晶顯示屏顯示配對(duì)成功之后，從機(jī)接收到人體紅外感應(yīng)的有效信號(hào)后發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)接收到從機(jī)發(fā)送來的信息之后，驅(qū)動(dòng)語音模塊播放語音信息進(jìn)行報(bào)警，通過按鍵控制電路停止語音播放，解除報(bào)警。其中自檢按鍵電路是用來檢測(cè)主機(jī)是否工作正常，檢測(cè)告警是否正常。此電路還可以擴(kuò)展,增加低電量指示電路，用來監(jiān)控三個(gè)藍(lán)牙模塊的電源電量，當(dāng)檢測(cè)到電量過低時(shí)通過指示燈閃爍或蜂鳴器鳴叫報(bào)警，保障該裝置正常使用。本裝置中應(yīng)用的人體紅外感應(yīng)模塊型號(hào)為HC-SR501,該模塊是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，該模塊功耗低、體積小、靈敏度高、可靠性強(qiáng)，具有超低電壓工作模式，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制產(chǎn)品和自動(dòng)感應(yīng)電器設(shè)備中。同時(shí)為了增加感應(yīng)角度范圍，本模塊外罩了圓形透鏡，這樣可以使探頭四面都能感應(yīng)，而左右兩側(cè)的感應(yīng)強(qiáng)度和感應(yīng)范圍均比上下兩個(gè)方向大。該模塊的感應(yīng)時(shí)間和感應(yīng)范圍可以手動(dòng)調(diào)節(jié)。具體調(diào)節(jié)方法為:①增大感應(yīng)距離：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)距離電位器，增大感應(yīng)距離，距離可增大到約7米左右；②減小感應(yīng)距離：逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)距離電位器，減小感應(yīng)距離，距離可減小到約3米左右；③加長感應(yīng)延時(shí)時(shí)間：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)延時(shí)電位器，加長感應(yīng)延時(shí)時(shí)間，可加長到約300S左右；④減短感應(yīng)延時(shí)時(shí)間:逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)延時(shí)電位器，減短感應(yīng)延時(shí)時(shí)間，可減短到約0.5S左右。使用時(shí)，通電后該感應(yīng)模塊約用一分鐘左右的時(shí)間進(jìn)行初始化，在初始化過程中該模塊會(huì)間隔地輸出0—3次,初始化結(jié)束后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，待機(jī)之后若紅外傳感器模塊感應(yīng)到人就會(huì)輸出高電平信號(hào)，否則，輸出低電平信號(hào)。2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)基于TI公司的BLE協(xié)議棧進(jìn)行本裝置系統(tǒng)軟件的開發(fā)，BLE協(xié)議棧包含了BLE協(xié)議所規(guī)定的基本功能，這些功能是以函數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)的，為了便于管理這些函數(shù)集,BLE協(xié)議棧內(nèi)稱為OSAL(Operating System Abstraction Layer)。整個(gè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)分為主機(jī)和從機(jī)兩部分。（1）主機(jī)：在系統(tǒng)初始化完成后啟動(dòng)從機(jī)發(fā)現(xiàn)，并設(shè)定周期性的連接狀態(tài)檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)從機(jī)設(shè)備連接狀態(tài)處于中斷情況則重新連接。主機(jī)接收到從機(jī)的告警消息則告警，直到從機(jī)發(fā)來告警清除消息或者主機(jī)的按鍵清除消息。（2）從機(jī)：系統(tǒng)初始化完成并和主機(jī)建立連接，如果收到紅外傳感器觸發(fā)的告警信號(hào)，則向主機(jī)發(fā)送告警消息，并配合主機(jī)完成鏈路中斷之后的恢復(fù)。從機(jī)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，需要調(diào)用GATT_Notification函數(shù)實(shí)現(xiàn)，該函數(shù)會(huì)調(diào)用協(xié)議棧里面與硬件相吳的函數(shù)最終將數(shù)據(jù)通過天線發(fā)送出去?？偨Y(jié)BLE低功耗藍(lán)牙技術(shù)在眾多行業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，本文設(shè)計(jì)的基于藍(lán)牙和紅外傳感器的報(bào)警裝置，可以作為兒童和老年人的安全衛(wèi)士，可應(yīng)用在家庭中，也可應(yīng)用于企業(yè)中。隨著技術(shù)的發(fā)展和不斷完善，BLE低功耗藍(lán)牙技術(shù)將使我們的生活方式和工作方式更加智能化。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于藍(lán)牙和紅外傳感器的報(bào)警裝置設(shè)計(jì)詳情。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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06-03
2022
單片機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用
單片機(jī)接口技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用設(shè)計(jì)接口是指各種不同特性部件的相互交接部分。對(duì)于單片機(jī)，CPU與其它外圍電路和部件相互交接的部分就是接口。接口又分為和軟件部分硬件部分。接口軟件則是指為實(shí)現(xiàn)信息交換而設(shè)計(jì)的程序；硬件接口是指兩個(gè)部件實(shí)體之間的連線和邏輯電路。在現(xiàn)在所掌握的技術(shù)條件下，硬件接口都必須得到相應(yīng)的接口軟件的支持。一、單片機(jī)接口技術(shù)的特點(diǎn)單片機(jī)本身已經(jīng)具備了一些常用的功能部件，而且我們知道單片機(jī)的應(yīng)用主要是面向測(cè)控系統(tǒng)，因此，與通用計(jì)算機(jī)的接口技術(shù)相比較，單片機(jī)的接口技術(shù)有以下特點(diǎn)。1）單片機(jī)的接口往往更側(cè)重于人機(jī)接口和控制接口。通用微機(jī)的人機(jī)界面是標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和顯示器，較之單片機(jī)的人機(jī)接口要復(fù)雜，同時(shí)功能也強(qiáng)得多。PC機(jī)的鍵盤本身就是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，可以對(duì)100多個(gè)鍵進(jìn)行掃描，并具有消除抖動(dòng)和重鍵處理等功能。另外，通用計(jì)算機(jī)不是面向測(cè)控應(yīng)用的，因此通常不具備測(cè)控接口。如果需要，也必須使用擴(kuò)展板；2）單片機(jī)的接口往往都是由用戶自行設(shè)計(jì)的，而且不會(huì)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格。而且同一種功能也可以采用不同的接口設(shè)計(jì)方案。而對(duì)于通用微型計(jì)算機(jī)的接口部件一般是已經(jīng)設(shè)計(jì)好的，用戶也只能使用它所提供的功能，卻不能更改其原有的設(shè)計(jì)。因此，單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)往往需要更多的技巧和經(jīng)驗(yàn)；3）單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)模通常都比較小，存儲(chǔ)器的容量也不大。因此，很少采用大容量的存儲(chǔ)器，而且通常只采用靜態(tài)存儲(chǔ)器，很少采用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。另外，也很少采用外部存儲(chǔ)器（軟盤、硬盤等）。而在通用微型計(jì)算機(jī)中，通常都采用大容量的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，軟盤和硬盤更是必不可少的大容量的外部存儲(chǔ)器。二、單片機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用——PS/2接口技術(shù)作為一個(gè)出現(xiàn)較早的輸入接口，基于PS/2的開發(fā)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是這些成熟的技術(shù)主要掌握在部分主板開發(fā)商和鼠標(biāo)鍵盤開發(fā)商手上。而且PS/2協(xié)議的官方參考資料已經(jīng)很難找到，所以本課題將以監(jiān)控并分析PS/2鼠標(biāo)在實(shí)際工作中的數(shù)據(jù)流并結(jié)合前人開發(fā)經(jīng)驗(yàn)心得為主要開發(fā)依據(jù)，通過不斷調(diào)試改進(jìn)來完成PS/2鼠標(biāo)接口的開發(fā)。PS/2鼠標(biāo)和鍵盤履行一種雙向同步串行協(xié)議。換句話說每次數(shù)據(jù)線上發(fā)送一位數(shù)據(jù)并且每在時(shí)鐘線上發(fā)一個(gè)脈沖就被讀入。鍵盤/鼠標(biāo)可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)而主機(jī)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)到設(shè)備，但主機(jī)總是在總線上有優(yōu)先權(quán)，它可以在任何時(shí)候抑制來自于鍵盤/鼠標(biāo)的通訊，只要把時(shí)鐘拉低即可。數(shù)據(jù)傳輸過程中的時(shí)鐘始終都由設(shè)備提供，如果主機(jī)要想設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)就必需先告訴設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。2.1硬件結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)PS/2接口與單片機(jī)可以直接連接，將單片機(jī)的VCC和GND分別與PS/2接口的4號(hào)和3號(hào)針腳連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的供電。將P2.0和P2.1分別和PS/2接口的1號(hào)和5號(hào)針腳連接，作為數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)到PS/2接口的信號(hào)傳輸。在單片機(jī)的P2.2-P2.7引腳上連接六個(gè)按鍵，分別用來模擬鼠標(biāo)的上下左右移動(dòng)以及鼠標(biāo)的左右鍵。該模塊用來測(cè)試PS/2接口設(shè)備的基本功能。P1口接8個(gè)發(fā)光二極管，在調(diào)試和測(cè)試中顯示相關(guān)內(nèi)容。P3.0-P3.1接串口模塊，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和PC的通信，該模塊用于擴(kuò)展和測(cè)試。下面介紹PS/2接口設(shè)備與PC通過串口的連接：這個(gè)模塊是一個(gè)擴(kuò)展和測(cè)試模塊，用來實(shí)現(xiàn)串口轉(zhuǎn)PS/2接口，并且可以測(cè)試PS/2接口的功能和性能。通過串口將PC機(jī)同PS/2接口設(shè)備連接，在PC機(jī)上編寫測(cè)試軟件，測(cè)試軟件通過串口向單片機(jī)發(fā)送一定的鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)，設(shè)備將這些數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到PS/2接口，這樣使得調(diào)試更加方便靈活，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了本課題的PS/2接口設(shè)備的一個(gè)擴(kuò)展應(yīng)用。51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以進(jìn)行串口通訊。但是電腦的串口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡單的連接方法。2.2軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PS/2接口設(shè)備的軟件主要包括六個(gè)部分：PS/2接口驅(qū)動(dòng)模塊，Reset模式處理模塊，stream模式處理模塊，顯示處理模塊，按鍵處理模塊，主程序模塊。各模塊的功能如下：1）PS/2接口驅(qū)動(dòng)模塊：實(shí)現(xiàn)對(duì)PS/2接口的基本操作，包括向PS/2口發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，從PS/2口接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)等操作的實(shí)現(xiàn)；2）Reset模式處理模塊：完成Reset模式操作；3）Stream模式處理模塊：完成Stream模式操作，提供發(fā)送一個(gè)完整鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)的函數(shù)；4）顯示處理模塊：提供用于調(diào)試和測(cè)試的顯示函數(shù)；5）按鍵處理模塊：用六個(gè)按鍵分別模擬鼠標(biāo)的上下左右移動(dòng)和左右鍵，當(dāng)按下某個(gè)按鍵時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)，并調(diào)用Stream模式處理模塊中的發(fā)送鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)函數(shù)，數(shù)據(jù)包發(fā)送到主機(jī)；6）主程序模塊：協(xié)調(diào)各模塊穩(wěn)定運(yùn)行。2.3 PS/2鼠標(biāo)接口設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換通過分析PS/2鼠標(biāo)在實(shí)際使用過程中的信號(hào)了解到，在鼠標(biāo)上電一定時(shí)間后主機(jī)會(huì)向鼠標(biāo)發(fā)送多次復(fù)位信號(hào)，鼠標(biāo)上電機(jī)進(jìn)入Reset模式。Reset模式下主機(jī)會(huì)對(duì)鼠標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和配置，這個(gè)過程也被叫做鼠標(biāo)的初始化。主機(jī)在重新啟動(dòng)和休眠喚醒時(shí)也會(huì)讓鼠標(biāo)進(jìn)入Reset模式并初始化鼠標(biāo)。Stream模式下設(shè)備可以向主機(jī)發(fā)送鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)，當(dāng)然主機(jī)在這個(gè)時(shí)期也可能短暫的抑制鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的單片機(jī)接口技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用設(shè)計(jì)。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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06-02
2022
智能宿舍系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于51單片機(jī)的智能宿舍系統(tǒng)設(shè)計(jì)目前，學(xué)生宿舍所提供的配置只能滿足學(xué)生們的基本需求。在科技高速發(fā)展的21世紀(jì)，簡單的基本配置自然不能滿足學(xué)生們對(duì)日常生活快捷、便利的要求。宿舍的智能化、人性化可以改善學(xué)生對(duì)于宿舍生活的好感，提高宿舍生活的質(zhì)量和安全。本文在設(shè)計(jì)中不僅能為學(xué)生提供以上便捷的功能還希望通過加強(qiáng)安全報(bào)警提醒系統(tǒng)來更好的來保護(hù)學(xué)生。本文設(shè)計(jì)的智能宿舍系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種功能，包括起床喚醒、語音控制、安全系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程短信提醒。通過時(shí)鐘的個(gè)性化設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生們?cè)谝魳分行褋恚皇褂谜Z音識(shí)別技術(shù)更好地控制電器；對(duì)宿舍的安全措施可以更好的保護(hù)學(xué)生的安全。在智能化的當(dāng)下，這樣的設(shè)計(jì)能給學(xué)生提供更加便捷的生活。一、智能宿舍系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)包括起床喚醒系統(tǒng)，安全報(bào)警系統(tǒng)和語音控制系統(tǒng)。起床喚醒系統(tǒng)通過日歷芯片可以產(chǎn)生時(shí)間，并利用液晶顯示。通過獨(dú)立按鍵設(shè)置起床時(shí)間，當(dāng)起床時(shí)間與芯片時(shí)間相吻合時(shí)，單片機(jī)就會(huì)啟動(dòng)揚(yáng)聲器和電動(dòng)窗簾開關(guān)喚醒學(xué)生。安全報(bào)警系統(tǒng)是當(dāng)產(chǎn)生火情，煙霧濃度過高就會(huì)啟動(dòng)煙霧報(bào)警器。煙霧報(bào)警器就會(huì)通過單片機(jī)控制GSM模塊發(fā)送短信給學(xué)生，并通過揚(yáng)聲器報(bào)警提醒學(xué)生。語音控制系統(tǒng)是通過語音芯片接收來自學(xué)生的語音命令，系統(tǒng)就可以控制電燈和電動(dòng)窗簾的啟動(dòng)。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。二、智能宿舍系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1主控制器系統(tǒng)采用的主控制器是51單片機(jī)，型號(hào)為STC89C52RC，是STC公司生產(chǎn)的低功耗、高性能的8位微控制器，它具有8K字節(jié)的Flash，512字節(jié)的RAM，內(nèi)置4K字節(jié)的EEPROM，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和4個(gè)外部中斷。2.2起床喚醒硬件設(shè)計(jì)日歷模塊自帶的芯片可以在顯示屏上準(zhǔn)確的顯示當(dāng)期的秒、分、時(shí)、日期、月、年信息。自帶的掉電保護(hù)保證了在沒有外接電源的條件下也能正常運(yùn)行。該系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)日歷的功能，還能通過設(shè)定起床時(shí)間，實(shí)現(xiàn)智能喚醒功能。當(dāng)當(dāng)前時(shí)間與設(shè)定的起床時(shí)間相同時(shí)，揚(yáng)聲器自動(dòng)播放音樂喚醒學(xué)生。（1）日歷模塊：日歷模塊由日歷芯片與獨(dú)立按鍵組成。日歷芯片采用DS1302芯片，它是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片。內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和31字節(jié)的靜態(tài)RAM，它可以通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供秒、分、時(shí)、日期、月、年的信息。日歷模塊通過獨(dú)立按鍵進(jìn)行調(diào)時(shí)。（2）顯示與播放模塊：顯示模塊采用LCD12864液晶屏。它可以配合單片機(jī)顯示中文漢字與英文字符，可實(shí)現(xiàn)中文人機(jī)交互界面，并具有功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。播放模塊采用一個(gè)揚(yáng)聲器進(jìn)行音樂播放。2.3語音控制硬件設(shè)計(jì)該模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了在一定距離下的語音控制電器功能。對(duì)著話筒說出事先設(shè)定的命令語句，就能智能的實(shí)現(xiàn)開關(guān)窗簾與電燈。保證學(xué)生在某些情況下不用下床或抬手就能實(shí)現(xiàn)開關(guān)電器。（1）語音模塊：語音模塊采用了LD3320芯片，它具有語音識(shí)別功能，可以識(shí)別學(xué)生“開電燈”“關(guān)電燈”“開窗簾”“關(guān)窗簾”的語音指令，可以實(shí)現(xiàn)電燈與窗簾的控制。操作簡單，實(shí)用性強(qiáng)。（2）電燈與窗簾模塊：電燈模塊采用了一個(gè)LED燈實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)窗簾通過一個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，通過電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。2.4安全報(bào)警硬件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能更好的保護(hù)學(xué)生。目前的學(xué)生宿舍非常缺乏學(xué)生了解宿舍狀況的方式。大部分的宿舍仍只能通過學(xué)生們自己的五官感受。但當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，缺少這樣的交流是十分致命的。本安全報(bào)警系統(tǒng)主要針對(duì)火情。當(dāng)煙霧報(bào)警器輸出的模擬量電壓達(dá)到設(shè)定安全值后，單片機(jī)就會(huì)讓揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)，強(qiáng)行喚醒可能在熟睡中的學(xué)生，保證即使在深夜時(shí)發(fā)生的火災(zāi)下也能挽救學(xué)生的生命；單片機(jī)還會(huì)發(fā)出指令讓GSM模塊發(fā)出短信，讓每一個(gè)學(xué)生都能及時(shí)的獲知險(xiǎn)情，也保證了正在靠近危險(xiǎn)區(qū)的、不知情的學(xué)生安全離開。（1）煙霧報(bào)警模塊：煙霧報(bào)警模塊是由煙霧傳感器與揚(yáng)聲器組成的。煙霧傳感器使用MQ-2氣體傳感器。模擬量輸出電壓隨著煙霧濃度發(fā)生變化，濃度越高，電壓越大。一旦電壓達(dá)到單片機(jī)設(shè)定的安全電壓值，揚(yáng)聲器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（2）GSM模塊：系統(tǒng)采用的GSM模塊為SIM900A模塊，該模塊可以通過51單片機(jī)發(fā)送AT指令進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)接打電話，發(fā)短信，GPRS傳輸數(shù)據(jù)等功能。一旦發(fā)生火情，51單片機(jī)就會(huì)通過GSM模塊發(fā)送短信給學(xué)生，使學(xué)生及時(shí)獲知險(xiǎn)情，脫離危險(xiǎn)。三、智能宿舍系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1起床喚醒軟件設(shè)計(jì)起床喚醒系統(tǒng)首先進(jìn)行日歷芯片DS1302與液晶的初始化，DS1302芯片能精準(zhǔn)的在液晶上顯示時(shí)間，可以通過獨(dú)立按鍵改變當(dāng)前顯示的時(shí)間和需要設(shè)定的起床時(shí)間。當(dāng)實(shí)際時(shí)間與設(shè)定的起床時(shí)間相同時(shí)，揚(yáng)聲器就會(huì)播放音樂。通過優(yōu)雅的音樂聲叫醒熟睡中的學(xué)生們，能保持他們一天的輕松心情，而不是在令人厭煩的鬧鐘聲中被不情愿的“拉起”。起床喚醒的軟件流程圖如圖2所示。3.2語音控制軟件設(shè)計(jì)語音控制系統(tǒng)首先需要初始化LD3320語音芯片，并設(shè)置“開窗簾”“關(guān)窗簾”“開電燈”“關(guān)電燈”的語音識(shí)別列表。當(dāng)學(xué)生們進(jìn)入宿舍門口時(shí)，對(duì)著話筒發(fā)出上述設(shè)定的命令后，就能實(shí)現(xiàn)語音控制開關(guān)電燈與窗簾。這項(xiàng)功能能讓學(xué)生在冬夜或者其他不方便控制的情況下不用下床按下開關(guān)，也能更好的控制宿舍的電器。3.3安全報(bào)警軟件設(shè)計(jì)在安全報(bào)警系統(tǒng)中，當(dāng)模塊分別進(jìn)行初始化后，煙霧傳感器能不斷地向單片機(jī)輸出模擬量電壓。當(dāng)煙霧濃度達(dá)到一定值后，傳感器輸出的模擬電壓就會(huì)超過單片機(jī)設(shè)定的安全值電壓。這時(shí)，單片機(jī)就會(huì)讓揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警鈴聲，強(qiáng)行喚醒可能還在熟睡的學(xué)生，并發(fā)出AT指令給GSM模塊，使所有的學(xué)生都能收到提示險(xiǎn)情的短信，保證不知情的學(xué)生不會(huì)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。總結(jié)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能宿舍的三個(gè)功能設(shè)計(jì)，其中包括起床喚醒系統(tǒng)、語音識(shí)別系統(tǒng)和安全報(bào)警系統(tǒng)。起床喚醒系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了日歷的顯示和在起床時(shí)間播放音樂的功能。這可以讓學(xué)生在愉悅的環(huán)境中醒來。語音識(shí)別系統(tǒng)可以讓學(xué)生用語音來控制電燈和窗簾，可以讓學(xué)生更方便快捷地控制電器。安全報(bào)警系統(tǒng)可以在發(fā)現(xiàn)火情后及時(shí)報(bào)警并將短信發(fā)送到學(xué)生的手機(jī)上。這樣能夠提高宿舍的安全指數(shù)，避免出現(xiàn)更大的損失。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生宿舍更加方便、更加安全，讓學(xué)生們生活在一個(gè)溫馨的環(huán)境中。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于51單片機(jī)的智能宿舍系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)詳情。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方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