智能防丢器结合蓝牙技术的设计

智能防丢器结合蓝牙技术的设计

摘要智能防丢器是可穿戴设备家族中的一部分，主要通过蓝牙技术与手机进行通信，一旦防丢器接收不到蓝牙信号，则会发出报警。本文主要介绍防丢器与蓝牙技术结合的设计与开发。

关键词防丢器；蓝牙；测距技术

1 智能防丢器系统的设计

1.1 处理器的选择

蓝牙芯片在市场上非常多，目前最低功耗的蓝牙芯片就是德国的DA14580芯片了，它相比于其他同类型的产品降低了将近一半的功耗。DA14580体积小，功耗低，已经成为很多可穿戴设备的首选芯片，它把无线收发电流控制在4 mA 以下，正因为功耗小，它可以续航更长的时间[1]。

1.2 系统硬件设计

本系统的硬件设计主要有2个部分组成，一个是手机硬件，另一个是防丢器硬件，其中手机硬件是出厂时就设计好的，一般的智能手机都可以支持蓝牙4.0，重点在于防丢器硬件的设计。防丢器的硬件模块结构如下图1所示。

1.3 电源模块的设计

CPU是整个系统的核心，所有的器件都是和处理器相连的，处理器的稳定性关系着整个系统能否正常工作，电源我们可以使用平时家用的碱性电池，但是碱性电池太占空间，因此，我们选取纽扣电池作为电源来供电，根据纽扣电池的特性和防丢器的综合考虑，设计如图2所示的供电电路。

1.4 天线的设计以及晶振电路选择

防丢器采用蓝牙技术进行通信，所以天线的设计也是很重要的，天线的好坏决定着防丢器的灵敏度和稳定性。目前市场上常见的天线有偶极天线、PIFA天线、陶瓷天线、棒状天线等，这些天线有着各自的特点。经过传输距离、通信质量、占用空间以及电路的适配性等综合方面考虑，最终还是选择陶瓷天线[2]。蓝牙天线设计如图3所示。

晶振在设计上没有太多的辅助电路，因此，可以设计成如图4所示电路。

1.5 防丢器软件设计

为了保证系统的正常运行，必须要配以正确的软件设计，综合配置文件和服

务项目、报警提示、广播、按键、安全指数以及电池水平，我们设计如图5所示的流程转换图。

2 測距方式的选择与改进

防丢器在物品超过信号范围之后会发出警报，那么我们就要考虑使用哪种测距方法更加适合我们这个设备。目前已有的测距方式有很多，如GPS测距、超声波测距、红外测距、激光测距和RSSI测距等。这五种测距方法的比较如表1所示，经过对各种测距方法的比较，最终采用RSSI的测距。

2.1 RSSI测距原理

无线信号的发射功率与接收功率之间有如下关系：PR=PT/dn，其中PR是信号接收功率，PT是信号发射功率，d为两者之间的距离，n为传播因子，大小取决于环境的影响程度。

两边取对数后，将发送功率带入可得：10·lg（PR）=A-10nlg（d）。式中A 可以看作是信号传输1M远时接收信号的功率。根据以上公式可以看出，RSSI 的大小与通信两方之间的距离有确定的关系，一般来说，近距离传播信号衰减较厉害，远距离信号衰减缓慢[3]。

2.2 测距方法的改进

上面介绍的RSSI测距方法中，存在一个传播因子，会随环境的变化而变化，因此适应性较差。因此，需要找到一种办法来减小n对整个系统的影响。一种比较方便的方法是设计一个已知的参考点，首先需要两个防丢器，它们与手机之间的距离分别为d0和d1，有上述RSSI的公式可以得到：RSSI（d0）=A-10nlg（d0）；RSSI（d1）=A-10nlg（d1）；

联立之后可得：d1=d0

d0是一个明确的距离，通过它就可以对具体的距离d1进行校正，改进系统的准确性。

3 结束语

此项目的优势是针对性强，又有很不错的实用性，整个系统相对于传统的管理系统有非常明显的科技优势，可穿戴设备的迅速发展也让智能防丢器有了更广阔的市场，在原有的基础上通过一系列的改进，能够更好地吸引消费者的眼光。由于基于此系统的产品制造成本低，有不错的市场需求量，具有很明显的盈利空间。当然整个系统还有许多不足之处，在今后的改进中，可以适当加入人机界面功能和传感器功能，实现多功能化。

参考文献

[1] 王海静.基于RSSI的无线传感器网络的人体探测[D].济南：山东大学，2014：29-33.

[2] 郭明明，阚力丰，黄鹏飞.基于蓝牙技术的便携式双向防丢器设计[J].电子制作，2015，（18）：44-49.

[3] 焦利敏，韩坤，尚杰，等.基于蓝牙技术的智能家电网络系统[J].商品与质量，2016，（35）：31-39.

陈锦波，衢州学院2014级电气工程及其自动化本科学生；指导教师：陈佳泉。