便攜式藍牙搜尋器設計

摘 要： 隨著人民生活水平日益提高和科學技術的不斷發展，人們的隨身物品也隨之多了起來。然而大多數人都會有花時間找鑰匙、錢包等物品的經歷，所以該文設計一種能夠快速尋找隨身物品的電路。該設計以藍牙控制模塊為核心，藍牙控制模塊通電后能與手機藍牙匹配連接，再通過手機的藍牙智控軟件發送提示指令來使該設計中的提示電路觸發，從而能夠實現在一定范圍內幫助人們找到掛有該電路的隨身物品。經過對實物的多次試驗，發現該搜尋器反應迅速、性能穩定，完全滿足人們的功能需求，而且該搜尋器具有體積小巧、適用性廣、成本低和功耗低等特點。

關鍵詞： 便攜式搜尋器； 藍牙； 提示指令； 電路設計

中圖分類號： TN915?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）12?0107?03

Abstract： With the increasing improvement of people’s living standard and continuous development of science and technology， the personal belongings are increasing. Since most people have the experience of spending a lot of time on finding the key， wallet， etc.， a circuit to quickly search for the personal belongings was designed. The introduced design takes Bluetooth control module as the core. The Bluetooth control module powered on can match with the Bluetooth module of mobile phone. After that the prompting instructions are sent through the Bluetooth intelligent control software of mobile phone to trigger the designed promoting circuit， which can help people to find the belongings with the circuit in a certain range. The results got from the repeated experiments show that the search device has the characteristics of fast response， stable performance， small size， wide applicability， low cost and low power consumption， and can completely satisfy the functional requirements.

Keywords： portable search device； Bluetooth； promoting instruction； circuit design

本文介紹的便攜式藍牙搜尋器適用性廣、體積小巧、鑰匙扣形式，便于攜帶，可廣泛適用于錢包、寵物、公文包和行李拖箱等其他貴重物品的尋找。本設計應用超低功耗的藍牙技術[1]和可多次充電的鋰電池供電，靜態待機功耗低，待機時間長，接收靈敏度高。使用者可以通過將該產品和安卓或者蘋果手機綁定，應用與該藍牙控制模塊相匹配的應用軟件來實現手機控制提示[2]。

1 硬件系統的設計

1.1 硬件系統的總體結構圖

便攜式藍牙搜尋器的硬件部分可分為藍牙控制模塊、電源模塊、充放電控制模塊、提示電路、復位電路和連接狀態電路，其結構框圖如圖1所示。

1.2 藍牙控制模塊

本設計所使用的是深圳佳源成公司生產的藍牙控制模塊YS?BLK[3]，該模塊自帶MCU，接收靈敏度高、體積小、低功耗、低成本。其工作電壓為5 V，通電后可以與手機藍牙匹配連接，連接成功后外圍狀態LED燈亮。使用者可以使用配套的應用軟件來發送指令控制該模塊中10個端口的狀態，其控制狀態可以是：高電平、低電平、自鎖、1～5 s點動輸出方式，同時也可以通過相應指令來查詢每個端口的狀態。其中高電平為5 V，低電平為0 V，端口的工作電流約為10 mA，待機狀態僅為幾μA，所以功耗很低。在本設計中所使用的是P1端口和查詢中斷端口INT。該模塊如圖2所示。

1.3 電源模塊

本設計中使用的電池是可充電的100 mA·h鋰電池，該鋰電池循環壽命長，安全性好，能量密度大，體積較小，重量輕，而且帶有過充電和過電流保護，其額定放電電壓是3.7 V，充電電壓為5 V。與充放電控制模塊相匹配，該電源能夠通過充放電控制模塊為藍牙控制模塊提供穩定的5 V電壓。該模塊如圖3所示。

1.4 充放電控制模塊

本設計使用的是與3.7 V鋰電池相匹配的5 V升壓板鋰電池充放電模塊，該模塊內部集成了充電管理模塊、放電管理模塊、電量檢測及LED指示模塊以及保護模塊。而且該模塊可以設定充電電流，其最大充電電流和最大放電電流為1 A。此外，該模塊內部還集成了恒溫充電工作模式、過溫保護、過充與過放保護、輸出過壓保護、輸出重載保護、輸出短路保護等幾乎所有安全保護功能以保證芯片和鋰電池的安全。在本設計中可以將上述的電源模塊的輸出3.7 V轉成5 V，同時又能通過數據線與手機充電器或者電腦USB口連接為鋰電池充電。該充放電模塊如圖4所示，其運行過程如框圖5所示。

1.5 提示電路

提示電路是通過蜂鳴器[4]來實現提示的，當藍牙控制模塊的P1口輸出高電平時，蜂鳴器響，反之則不響。

1.6 復位電路

復位電路是通過一個開關電路來實現的。當搜尋器處在提示狀態的時候，可以通過手機發送指令停止提示，也可以通過該電路實現強制停止提示。此外該復位電路同時也使該搜尋器在待機和充電兩種狀態之間切換。

1.7 連接狀態電路

連接狀態電路主要是用來判斷手機軟件是否與藍牙控制模塊匹配連接。當連接成功以后，該連接狀態電路中的LED燈亮起來。此外這種連接狀態電路也能指引使用者在黑暗的地方找到掛有該設計的鑰匙或者錢包等物品。

2 設計的軟件說明

2.1 設計的運行流程圖

便攜式藍牙搜尋器的運行流程從搜尋器啟動開始，啟動后的搜尋器處于待機狀態，還沒有和手機連接上。當打開與藍牙控制模塊相匹配的藍牙智控軟件，搜索連接搜尋器的藍牙設備，連接成功后，藍牙控制模塊外圍的LED燈亮起來。這時候通過手機軟件發送指令控制蜂鳴器的響還是不響。設計的運行流程如圖6所示。

2.2 設計的軟件操作

本設計所用的藍牙智控軟件[5?6]主要用來對搜尋器的藍牙控制模塊的操作，該軟件在蘋果或者安卓的應用市場中都可以找到，軟件的操作簡單易行。使用者可以根據自己的需要，長按軟件中的按鍵就可以對按鍵進行指令和名稱的定義或者修改，對應的控制指令如表1所示，按鈕編輯修改畫面如圖7所示。在本設計中只定義了兩個指令，分別是讓P1輸出高電平和低電平。當打開該軟件，軟件就直接打開了手機藍牙，選擇軟件上的連接按鈕就可以搜索正在運行的藍牙設備[7?8]，選定設備后就與該藍牙設備連接上了。使用者這時候點擊之前定義好的按鈕就可以實現手機對藍牙設備的控制。手機的操作界面如圖8所示。

3 結 語

經過了多次實驗測試，本文設計的便攜式藍牙搜尋器實現了人們想要的功能要求，它能夠在半徑15 m的范圍內快速找到掛有該裝置的鑰匙、錢包和寵物等物品，待機時間在1周左右。而且該設計外觀小巧，價格低廉，安全穩定，極大地方便了人們的日常生活。但本設計還存在一定的改進空間，如設計的外觀不夠精致，體積還有待進一步減小。后期會定制專門的PCB板，元器件盡量使用貼片類型，這樣既讓該設計的尺寸大大減小，同時也降低了一定的功耗，使設計在外觀上和待機時間上能夠更加吸引人們的眼球。還有就是設計的功能還不夠完善，目前只能實現手機遙控來找尋物品，后續會在產品軟件上加入小空間精準定位功能，能夠從手機上直接看出來物品位于使用者的位置，而這也是將來不斷努力的方向。

參考文獻

[1] 劉興，李建東.藍牙芯片及其應用[J].電子技術應用，2001，27（7）：64?66.

[2] 羅瑋.一種新興的藍牙技術：超低功耗藍牙技術[J].現代電信科技，2010（10）：31?34.

[3] HEYDON Robin.ULP藍牙開啟全新無線應用[J].電子設計應用，2007（9）：34.

[4] 寇戈，蔣立平.模擬電路與數字電路[M].2版.北京：電子工業出版社，2009.

[5] 周瓊.藍牙協議棧的研究及其在串口通信中的應用[D].武漢：武漢理工大學，2009.

[6] 楊長龍.基于藍牙技術的智能家居控制器的研究與設計 [D].北京：北京工業大學，2013.

[7] 徐金茍.低能耗藍牙4.0協議原理與實現方法[J].微型電腦應用，2012，28（10）：16?19.

[8] 鎮咸舜.藍牙低功耗技術的研究與實現[D].上海：華東師范大學，2013.