基于蓝牙4.0技术的防丢器的研究与设计

摘要

随着科学技术的发展，人们生活水平得到了很大提高，节奏也变得越来越快，从而遗失东西的现象经常在身边发生，甚至还丢失儿童。据统计，在2012年，因丢失智能手机而未找回，美国消费者在经济上直接损失了300亿美元;在儿童丢失方面，我国每年约有20多万儿童失踪案，目前仍未放弃寻找的案件达60万件。针对这些现象，防丢器应用由此产生。而随着技术的不断更新，现在防丢器和以往相比有极强的抗干扰性和稳定性，功能也越来越多。
　　 该文设计的防丢器沿用了以前的发射抑制原理，无线电波由传感器发出，假如手持设备能接收到该信号就不报警，但是如果它们之间的距离越过预定的距离时，手持设备就接收不到传感器的信号，从而会发出报警声，这样给使用者提出警告。
　　 该防丢器采用新蓝牙技术4.0，该技术是传统蓝牙技术、高速蓝牙技术和低功耗蓝牙技术的合集，在国内外的研究都处于起步阶段。该技术在应用方面非常节能，一块硬币大小的电池能用半年之久，同时还安全和廉价，称为设计此防丢器的不二选择。硬件采用世嵌科技公司为智能收发模块所专门开发出的WX2530通用传感器板，智能模块采用TI公司的具有体积小、低功耗和廉价等特点的CC2540;软件方面是在IAR集成开发环境下应用C语言编写了防丢器代码。实现了该应用的功能，在设计中，充分考虑了低复杂度、低功耗、低成本等特点。
　　 本文在结构安排上首先说明了蓝牙技术背景，并简要介绍了低功耗蓝牙的特点和应用;其次对BLE技术的体系结构、拓扑结构、工作状态和工作角色、设备分类做了简单描述，然后对低功耗蓝牙的协议栈以及栈内各层进行了详细的研究。再次，介绍了论文的核心部分:防丢器软硬件的设计。最后把写的程序分别烧写进传感器和手持设备中，并进行了测试。接下来对本文所做的研究工作进行了总结，并对工作中的不足进行了展望。综上所述。本文所设计的防丢器为防止丢失东西或儿童提供了一套行之有效的解决方案。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 技术背景

1．2 主流无线技术的对比

1．2．1 红外技术

1．2．2 Wi-Fi技术

1．2．3 ZigBee技术

1．2．4 蓝牙技术

1．3 低功耗蓝牙技术的特点

1．4 低功耗蓝牙技术的应用

1．4．1 运动安全

1．4．2 无线办公和移动附件

1．4．3 射频遥控器

1．4．4 医疗保健

第二章 低功耗蓝牙BLE协议栈

2．1 低功耗蓝牙BLE体系结构概述

2．1．1 体系结构

2．1．2 拓扑结构

2．1．3 工作状态和工作角色

2．1．4 设备分类

2．2 物理层PHY规范

2．2．1 频带和信道的分配

2．2．2 发射器和接收器的特性

2．3 链路层LL规范

2．3．1 空中接口协议

2．3．2 链路层的操作

2．3．3 空中接口包的格式

2．3．4 信道PDU

2．4 HCI规范

2．4．1 HCI的流控制

2．4．2 HCI的数据格式

2．4．3 HCI事件和命令

2．5 主机规范

2．5．1 低功耗蓝牙传输分组

2．5．2 面向连接数据分组

2．5．3 PAL协议分组

2．5．4 通用访问应用

2．5．5 建立连接

第三章 基于低功耗蓝牙的防丢器整体设计概述

3．1 防丢器的的原理

3．2 实现的功能

3．3 硬件的整体设计

3．4 软件的整体设计

第四章 硬件设计

4．1 芯片的选型

4．1．1 蓝牙芯片的选型

4．1．2 CC2540芯片介绍

4．2 主要模块的设计

4．2．1 CC2540芯片模块

4．2．2 电源模块

4．2．3 蜂鸣器模块

4．2．4 按键和指示灯模块

4．3 本设计采取的抗干扰措施

第五章 软件设计

5．1 低功耗蓝牙协议栈设计

5．1．1 操作系统抽象层

5．1．2 硬件抽象层

5．1．3 库文件

5．2．手持设备应用设计

5．3 传感器应用设计

第六章 测试和结论

6．1 测试环境

6．1．1 IAR工作平台

6．1．2 WX2530传感器底板

6．1．3 CCDBG仿真器

6．2 测试结果

6．2．1 手持设备和传感器的配置

6．2．2 测试与分析

总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表和录用的学士论文