一种应用蓝牙技术的防丢器

一种应用蓝牙技术的防丢器

技术领域

本发明专利涉及电子设计技术领域，尤其涉及一种应用蓝牙技术的防丢器。

背景技术

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

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

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

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

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

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

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

发明专利内容

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

附图说明

图１：防丢器原理图。

图２：硬件的总体结构图。

图３：软件的总体结构图。

图４：电源模块的电路图。

图５：蜂鸣器的电路图。

图６：传感器指示灯电路。

图７：手持设备指示灯电路。

具体实施方式

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

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

进一步的，本发明所设计的防丢器需要满足以下几点要求：

（１）主从设备都需要低功耗，即用一枚纽扣锂电池能使它们工作不少于一个月；

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

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

进一步的，本发明的传感器的功能：

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

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

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

进一步的，本发明的手持设备的功能：

（１）工作要求与工作频率与传感器要求相同；

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

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

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

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

进一步的，本发明的蜂鸣器的电路如图５所示，输出高电平时蜂鸣器就会发出响 声。

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

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

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

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

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

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

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

进一步的，本发明的51单片机简单处理程序：

if( P1 = 0x00)

P2 = 0xFE;

蓝牙模块通电启动；

if(P1 = 0x01)

P2 = 0xFD;

超远距离报警；

if(P1 = 0x02)

P2 = 0xFB;

手动控制报警；

蓝牙防丢装置采用带加工方式进行组装，减小装置的体积与手动焊接的不稳定性。

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