便携式蓝牙搜寻器设计（精选3篇）
便携式蓝牙搜寻器设计 篇1
0 引言
电子秤是一种利用传感器技术、电子技术和计算机技术开发的电子称量装置,它可以快速、连续、自动、精准地进行称量,并且能高效地消除人为方面的误差。电子秤已广泛应用于社会生活、工商贸易、能源交通、冶金矿山、轻工食品、医药卫生、航空航天等不同领域[1]。传统的电子秤主要是实现称量实时获取重量数据,而在一些具有RS232/以太网通信接口的电子秤传输称重数据时由于采用电缆通信,因而具有电缆铺设麻烦、移动称量不便的缺点[2]。随着无线通讯技术的发展,开发具有无线通信接口的电子秤,促进数据通信向无线数据传输发展,具有现实意义[3]。特别是随着国内外快递业务的发展,快递包裹随时随地收发过程中的便捷称重需求,快递物流过程中对物品掉包、丢包等现象的监测[4],以及具有较大空气湿度等场合的称重[5],都亟需开发一种便携式的防水蓝牙电子秤,该电子秤的成功开发将具有极大的社会应用价值。
本文在蓝牙无线通信技术的基础上,以单片机STC89C52为控制核心,外加数据采集、信号放大、键盘显示、电源电路、报警电路、防水外壳等实现了便携式防水蓝牙电子秤设计,系统框架如图1所示。其原理如下:当被测重物加载在秤盘上时,位于秤盘下方的称重传感器将产生与被测载荷成正比的微弱电压信号,该电压信号经放大、A/D转换后送至单片机,单片机处理后由多位数码管显示被测物体的质量,可通过薄膜矩阵键盘电路选择电子秤的不同功能和输入单价等,重量数据等信息可实时显示在LED模块,并可通过蓝牙接口无线传送至终控电脑、手持式平板电脑、PDA、Android等终端设备。
1 便携式防水蓝牙电子称硬件设计
1.1 单片机核心板设计
系统控制器选用51系列单片机STC89C52,具有8KB Flash存储器,可通过USB串口适配器对单片机程序进行下载及烧写[6]。接口设计如下:P0.0-0.7为LED八段驱动口,P1.0-1.2为LED驱动芯片TA6932的数据通信口;P2.0-2.3为键盘的行线,P2.4-2.7、P1.3-1.4为键盘的列线;P1.5-1.6为AD数据接口,P1.6为报警接口;P3.0-3.1为蓝牙通信接口。
1.2 称重传感器选择
电阻应变式压力传感器具有稳定性好、寿命长、精度与灵敏度高等特点[7],因此选用的是电阻式应变片铝制压力传感器(最大40Kg),其梁内粘贴有多个应变片组成的电桥,可自动补偿温度变化带来的影响,灵敏度是2.0±10%mv·v-1。
1.3 A/D转换滤波电路设计
HX711是内部集成有稳压电源、片内时钟振荡器的24位A/D转换芯片,具有集成度高、内置增益控制、响应速度快、抗干扰能力强等优点[8]。HX711与单片机的连接十分简单,只需要时钟和数据口线,工作电路如图2所示。
1.4 数码管显示电路设计
TA6932是LED驱动控制专用电路,内部集成了MCU接口、数据锁存器、LED驱动接口等[9]。数码管显示电路由TA6932驱动的16位共阴极数码管组成,3组数码管组分别显示商品的重量(5位)、单价(5位)以及价格总额(6位)信息(其中重量数码管组显示的重量单位是g,单价和总额单位是分)。
1.5 薄膜矩阵键盘、报警电路设计
便携式防水蓝牙电子秤采用全密封粘贴4*6薄膜矩阵式键盘,有数字0~9,有清零、去皮、删除、累加、多位存储等功能按键,具防水防潮功能。当测量重量超过量程(30Kg)时,便携式防水蓝牙电子秤的报警接口驱动蜂鸣器鸣响,报警灯亮。
1.6 蓝牙通信接口设计
蓝牙(Bluetooth)技术是一种短距离无线通信技术,它能简化移动设备与因特网之间以及移动设备与移动通信终端设备之间的通信,从而使因特网与现代通信设备之间的数据传输变得更加快速与高效,为无线通信拓宽道路[10]。散式网络结构以及快跳频和短包技术都支持点对点及点对多点之间的通信,工作在全球通用的2.4GHz频段,采用时分双工传输方案,可实现全双工传输,其数据速率可达1Mbps,从而使移动用户摆脱电缆的束缚,实现设备之间低成本的无线高效互连通信。
便携式防水蓝牙电子秤选用SH-HC-06蓝牙通信模块实现无线通信,该模块采用英国CSR公司BlueCore4-Ext芯片遵循蓝牙V2.0+EDR蓝牙规范,支持UART接口[11]。其中,单片机STC8 9C5 2的TXD、RXD分别与蓝牙模块RXD、TXD相连。
1.7 电源供电设计
便携式防水蓝牙电子秤供电由变压器、整流器、滤波器、稳压器、充电电路及低电压报警电路等组成[12]。针对电子秤电池欠压后继续使用导致计量不准和电瓶寿命缩短的现象,设计了专门的电瓶电压检测电路,当电瓶电压到低电压阈值时,系统自动报警,提示充电。
1.8 便携防水外壳设计
电子秤外壳采用ABS材料一次注塑成型,体积小、重量轻。在外壳的上盖和下盖之间采用U型槽扣合设计;在传感器、电源线的进出线缆处采用密封胶垫封闭;在薄膜按键下设置有矩阵型U型导流小槽;由一整张开有透明窗口的面贴覆盖显示和按键部分。上述手段实现了防水防潮,进而保证电路板不被破坏。
2 便携式防水蓝牙电子称软件设计
2.1 主程序设计
便携式防水蓝牙电子秤的软件采用C语言编写,采用模块化设计。主要模块有:AD模数转换、均值滤波、数码管显示、键盘扫描、超负荷报警检测、防抖、蓝牙通信等。其主程序流程如图3所示。
2.2 无线通信设计
蓝牙通信设计主要包括蓝牙初始化、数据发送与接收以及断开蓝牙设备连接等几个过程,其流程如图4所示。
3 便携式蓝牙电子秤测试分析
便携式蓝牙电子秤的称重范围为0~30kg,分度值为1g,误差不超过0.2%。参考国家标准《非自动秤通用检定规程JJG555-1996》[13],用M1级的检定砝码进行测试(实验室砝码),测试结果如表1所示。由测量数据可知,便携式蓝牙电子秤存在一定误差,该误差主要是秤重传感器的误差导致。
4 结语
便携式蓝牙防水电子秤借助蓝牙通信接口,将称重等信息传送至电脑终端、手持式平板电脑、PDA、Android手机等终端设备,与条形码系统相结合,配合ERP或物流管理系统,可提升工作效率,减少因人为疏失而造成的错误,可应用于仓储管理、货运速递、物流等行业。该便携式蓝牙防水电子秤的手机APP正在开发中。
便携式蓝牙搜寻器设计 篇2
随着科学技术的飞速发展,人们的生活水平得到不断提高,生活节奏也越来越快,平时丢失物品甚至小孩儿的事件也时常发生。基于以上问题,设计出一款基于蓝牙技术的双向防丢、双向查找设备已经成为了科技发展的趋势。本设计还提供给用户自定义设置的功能(如 :设置报警铃声与提醒方式、设置报警距离、设置是否开启双向防丢以及设置防丢器的照片以便区分等)。本设计采用蓝牙4.0技术克服了传统防丢器单向查找的缺陷,可以在手机与防丢器连接配对基础上,实现双向防丢和双向查找。
1 系统设计
1.1 硬件设计
硬件采用蓝牙芯片NRF8001,其特点为 :超低功耗 ;低成本 ;工业级性能稳定 ;完善跳频技术,易开发。作为防丢器的核心芯片其可靠性高,耐久性强。
电路工作原理 :
无线发射器电路由低频振荡器和高频振荡器组成。低频振荡器由电阻器Rl、R2、电容器Cl、C2和时基集成电路ICl组成 ; 高频振荡器由可变电阻器RP、电感器Ll、电阻器R3、R4、电容器C3-C9、发射天线Wl和晶体管Vl组成。
无线接收报警器电路由无线接收处理电路和报警电路组成。无线接收处埋电路由无线接收集成电路IC2、电容器Cl OCl9组成 ; 报警电路由音效集成电路IC3、晶体管V2、电阻器R5、二极管VD和扬声器BL组成。
低频振荡器振荡工作后,输出lk Hz的振荡信号对高频振荡器进行调制,调制后的高频信号通过天线Wl向空中发射出去。在无线接收报警器与无线发射器的距离在3m之内时,天线W2将Wl发射的高频调制信号接收下来,再送至IC2进行译码解调处理,使IC2的2脚输出低电平,IC3不能触发工作,BL不发声。
若无线发射器与无线接收报警器的距离超过3m时,则无线接收报警器将收不到Wl发射的高频调制信号,IC2的2脚输出高电平,使l C3受触发工作,其输出的音效电信号经V2放大后,驱动BL发出报警声。
1.2 软件设计
手机端(Android)使用了一 个蓝牙服务类封装了BLE的所有的动作与回调函数。函数on Connection State Change的功能为蓝牙连接状态改变的回调函数。函数on Services Discovered的功能为蓝 牙发现服 务时的回 调函数。函数on Characteristic Read的功能为 当手机端收到硬件发送的特征值时的回调函数。函数broadcast Update的功能为 该方法被多次重载,目的是以不同的参数广播,主要的广播内容是 :蓝牙地址、蓝牙信号强度(rssi)、蓝牙特征 值(uuid),函数read Characteristic的功能为读取硬件蓝牙特征值的操作,函数write Characteristic的功能为向硬件发送蓝牙特征值的操作。通过调用以上函数来实现安卓端的蓝牙与防丢器设备的蓝牙模块相互匹配,从而实现双向查找功能。
1.3 通信框架
通信框架基于蓝牙4.0通信协议,主机主要分为三大模块 :查询模块、接收模块与服务模块,查询模块主要进行信号扫描,查询到的信号和地址统一交给服务模块处理并写入数据库 ;接受模块接收到防丢器发送的查找请求或广播信号并交给服务模块处理 ;同理,防丢器也分为三大模块 :接受模块(用于接收主机发送的查找指令)发送模块(查找指令,用于主机接收指令)广播模块(用于主机发现自己,并了解自身状态)。
2 测试结果
经过实验多次测试得到了RSSI与实际距离的映射,用户有四个距离等级的选择,当RSSI>-50时,实际距离 为s<1,当 -80<=RSSI<=-50时,实际距离为1<=s<=3, 当 -100<=RSSI<=-80时,实际距离为3<s<=5,当RSSI<=-100, 时,实际距离为s>5。其硬件电路与软件电路如下图所示。
3 总结
便携式蓝牙搜寻器设计 篇3
可以实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像, 通过模型分析, 自动控制温室湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。同时, 系统还可以通过手机信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息, 实现温室大棚信息化、智能化远程管理。
1 系统的构成
实现上述功能, 系统硬件部分包括电源模块、温湿度检测模块 (空气温湿度、土壤温度) 、气体浓度检测模块、光照度检测模块、显示模块、报警模块、无线收发模块、键盘模块、主控模块、驱动模块 (喷淋、通风、隔离门等) 、手机等手持设备。软件部分包括主程序、温湿度处理、显示、存储、报警等子程序, 除此之外软件设计还包含构建作物最佳生长环境模型和温室环境曲线绘制程序等。系统构成如图1所示。
2 单元电路设计
2.1 温湿度检测模块
主控机模块作用是对采集的数据进行处理, 采用AT89S52单片机[4]。土壤湿度信号采集及处理电路如图2所示。传感器YL-69得到的模拟电压通过精密半波整流电路进行整流滤波电路滤波, 之后通过A/D转换送给单片机处理。
空气温湿度以DHT11数字式传感器作为检测温度的元件, 对生产环境的温湿度进行检测, 并将输出的数据传送给单片机。检测电路如图3所示。
2.2 气体检测模块
MQ-2气体传感器可测气体种类多, 精度也不差, 可以满足要求, 图4为气体检测电路[6]。
2.3 驱动模块
温度低于设定值时, 起动加热。达到设定值停止加热。温度高于设定值时, 驱动通风设备, 进行降温。此外还可打开隔离门进行通风降温。驱动电路如图5所示。
2.4 无线收发、手持设备及存储模块
手持设备主要采用管理者的手机终端, 利用手机的蓝牙模块进行通信, 现场主机采集处理后的信息也是通过HC-05主从机一体蓝牙模块进行发送。收发驱动电路如图6所示。
此外还有显示及报警模块、按键电路、报警电路等这里不叙述了。
3 结语
本文根据蔬菜大棚生产环境进行了控制系统的设计, 对温湿度、气体浓度进行检测与控制, 通过蓝牙模块进行数据的传输, 并通过显示器进行显示, 有利于提高生产效率, 没减轻劳动负担。对于扩大生产有着重要参考价值。
摘要：根据蔬菜生长条件, 设计了大棚环境远程控制系统。系统可实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像, 根据检测结果实现温湿度、光照度等自动调整。将检测信息发送到通过手机, 利用蓝牙模块实现手机与主控设备之间的通信。用户可通过手机进行生产现场环境进行控制, 根据不同作物, 所需环境参数可通过键盘或手机进行设置。
关键词：环境,蓝牙,测控,高效农业
参考文献
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