基于51單片機的藍牙防丟器的設計與實現

白星月

基于51單片機的藍牙防丟器的設計與實現

白星月

北京信息科技大學，北京 100010

為了解決重要物品丟失或遺忘的問題，達到找到丟失或遺忘的重要物品和報警提示防止重要物品丟失或遺忘的目的，提出了一種基于51單片機的藍牙防丟器設計與實現方案。該防丟器系統可實現藍牙防丟器硬件與手機通信，從而達到物品查找、預防報警的功能，可有效找到重要物品，防止物品被盜，具有重要的市場價值。

51單片機；藍牙4.0技術；防丟器

隨著科技的發展和社會的進步，現代生活節奏越來越快，而遺忘或丟失隨身攜帶的重要物品，已經成為困擾人們生活的重要問題。隨著現代無線通信技術的發展，藍牙通信方式可靠性高、抗干擾能力強、穩定性強、能耗低，利用藍牙技術可以幫助人們防盜和查找。因此，研究設計出實用的基于藍牙4.0技術的防丟器設備，具有極高的市場價值。本設計將利用51單片機和藍牙4.0模塊，設計實現智能防丟器系統。該系統主要實現的功能有：（1）通過智能手機App主動搜索并配對與物品綁定的藍牙防丟器。（2）通過智能手機App主動觸發與物品綁定的藍牙防丟器報警。（3）當智能手機與藍牙防丟器硬件鏈路斷開時，即認定超過安全距離，智能手機與藍牙防丟器一起報警。

1 系統設計

1.1 總體設計

本設計包括智能防丟器硬件及防丟器App。智能防丟器硬件由STC89C52單片機、晶振電路、復位電路、藍牙4.0模塊、電源模塊組成。藍牙防丟器App基于Android 4.2提供的藍牙協議棧設計該藍牙防丟器軟件。通過該軟件實現防丟器與智能手機間的相互通信。

主要實現的功能應該包括，打開藍牙防丟器軟件和主板藍牙模塊進行配對，配對后單片機通過串口和藍牙4.0模塊向手機發送數據，手機藍牙實時接收數據。通過藍牙防丟器軟件可直接控制藍牙主板上的有源蜂鳴器發出報警聲。當手機和藍牙主板超過一定距離，手機藍牙和藍牙主板鏈路斷開時，即認定超過安全距離，手機發出報警聲，同時藍牙主板上的有源蜂鳴器發出報警。當藍牙連接失敗，手機通知欄提示連接失敗，藍牙主板指示燈閃爍；當藍牙模塊和手機連接成功，手機通知欄提示連接成功，藍牙主板指示燈常亮。

1.2 硬件設計

本設計中的藍牙防丟器硬件主要采用STC89C52單片機，作為整個防丟器硬件的主控模塊。因為該單片機模塊價格便宜、編程簡單，故選取該單片機作為智能防丟器硬件的主控模塊。根據本藍牙防丟器定義的功能，將藍牙防丟器硬件部分分成4個主要模塊：報警模塊、電源模塊、藍牙模塊、指示燈模塊。本藍牙防丟器所采用的藍牙模塊采用的是TI公司CC2541藍牙（Bluetooth）模塊，屬于主從一體藍牙模塊，符合針對單模式藍牙低能耗（BLE）解決方案的4.0協議的堆棧，具有高性能、低功耗等特點，同時具有透傳、遠控、PIO采集三種功能，有著高集成度、易于開發的優勢[1]。

硬件電路設計結合STC89C52的引腳電路圖，電路由5V有源蜂鳴器、藍牙4.0模塊、自復位按鍵、LED指示燈、4.7K排阻等元件組成。防丟器硬件設計電路圖如圖1所示，采用PCB焊接技術將電路集成。

圖1 藍牙防丟器硬件設計圖

1.3 軟件設計

本設計利用Android 4.2以上系統所提供的藍牙協議棧，進行藍牙防丟器硬件與Android 4.2以上系統的智能手機的通信與連接[2]。通過智能防丟器軟件實現防丟器功能。

軟件功能主要包括：搜索藍牙防丟器設備，與指定的藍牙防丟器硬件連接通信，主動觸發藍牙防丟器硬件報警，當與藍牙防丟器硬件鏈路斷開時手機自動報警。

根據軟件功能，把功能主要劃分為3個模塊：搜索模塊、通信模塊、服務模塊[3]。搜索模塊主要進行信號掃描，將搜索到的藍牙的UUTD和地址通過服務模塊存入數據庫，并與指定的UUTD值做對比。若對比一致，則證明是指定的藍牙防丟器硬件，同時主動與其連接。通信模塊接收服務層的信號，向藍牙防丟器硬件發出信號進行通信，實現手機觸動防丟器硬件的蜂鳴器進行報警。當藍牙鏈路斷開時，啟動服務模塊的alarm函數，手機端主動報警。

2 系統測試

2.1 測試目的

驗證防丟器硬件電路能否實現功能；藍牙防丟器軟件能否與藍牙防丟器硬件正常通信；藍牙防丟器軟硬件系統能否正常運行。

2.2 測試步驟

進行測試的具體步驟是：

（1）將藍牙防丟器硬件通電；

（2）打開手機中的防丟器軟件，開啟全部權限，測試能否自動搜索藍牙設備。

（3）點擊連接指定防丟器硬件，測試能否與指定的藍牙防丟器進行連接。若連接成功，應在手機軟件界面上顯示連接成功，同時應在手機通知欄上顯示與防丟器連接成功。

（4）點擊軟件上的報警按鈕測試能否主動觸發防丟器硬件報警。

（5）斷開藍牙連接，測試當藍牙鏈路斷開時藍牙防丟器硬件和手機能否主動報警。

2.3 測試結果

打開手機應用，開始搜索藍牙防丟器硬件，在界面上顯示指定的藍牙防丟器硬件設備的名稱，點擊界面上的連接按鈕，與藍牙防丟器硬件設備連接成功，同時手機端顯示連接成功提示，藍牙防丟器硬件的LED燈常亮；點擊界面上的報警按鈕，藍牙防丟器硬件上的蜂鳴器長叫，LED燈閃爍提醒，同時手機端提示報警中；斷開藍牙鏈路連接，手機端報警音提示，藍牙防丟器硬件蜂鳴器長叫，LED燈閃爍提醒。

3 總結

本文提出一種基于51單片機的藍牙防丟器設計實現方案，利用Android 4.2系統以上的智能手機與防丟器硬件可進行雙向通信，利用藍牙4.0技術，克服遺忘傳統藍牙防丟器所采用的藍牙2.0技術高能耗的缺陷。通過實驗證明可實現手機主動觸發防丟器硬件報警，具有較高的市場價值，有廣闊的應用前景。

[1]李娜，季賽花，等.基于藍牙4.0技術智能防丟器的設計與實現[J].計算機與數字工程，2016，44（9）：1865-1870.

[2]趙萬年，潘輝，黃超，等.基于nRF51822的藍牙防丟器的設計與實現[J].電子科學技術，2016，3（1）：46-49.

[3]郭明明，闞力豐，黃鵬飛.基于藍牙技術的便攜式雙向防丟器設計[J].電子科技，2015（18）：5.

Design and Implementation of Bluetooth Anti-lose Device Based on 51 Single Chip Microcomputer

Bai Xingyue

Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100010

In order to solve the problem of missing or forgetting important articles, and achive the purpose of finding the missing or forgetting important items and alarm tips to prevent loss or oblivion of important articles, a design and implementation scheme of Bluetooth anti lose device based on 51 microcontroller is proposed. The anti-lose system can realize the communication between hardware and mobile phone of Bluetooth anti-lose device, so as to achieve the function of finding, preventing and alarming items. It can effectively find important items and prevent articles from being stoled, which have important market value.

51 single chip microcomputer; Bluetooth 4 technology; anti-loss device

TN925；TP368

A

1009-6434（2017）9-0019-02

白星月（1997—），女，漢族，北京人，研究方向為軟件工程。