基于51单片机的蓝牙防丢器的设计与实现

白星月

基于51单片机的蓝牙防丢器的设计与实现

白星月

北京信息科技大学，北京 100010

为了解决重要物品丢失或遗忘的问题，达到找到丢失或遗忘的重要物品和报警提示防止重要物品丢失或遗忘的目的，提出了一种基于51单片机的蓝牙防丢器设计与实现方案。该防丢器系统可实现蓝牙防丢器硬件与手机通信，从而达到物品查找、预防报警的功能，可有效找到重要物品，防止物品被盗，具有重要的市场价值。

51单片机；蓝牙4.0技术；防丢器

随着科技的发展和社会的进步，现代生活节奏越来越快，而遗忘或丢失随身携带的重要物品，已经成为困扰人们生活的重要问题。随着现代无线通信技术的发展，蓝牙通信方式可靠性高、抗干扰能力强、稳定性强、能耗低，利用蓝牙技术可以帮助人们防盗和查找。因此，研究设计出实用的基于蓝牙4.0技术的防丢器设备，具有极高的市场价值。本设计将利用51单片机和蓝牙4.0模块，设计实现智能防丢器系统。该系统主要实现的功能有：（1）通过智能手机App主动搜索并配对与物品绑定的蓝牙防丢器。（2）通过智能手机App主动触发与物品绑定的蓝牙防丢器报警。（3）当智能手机与蓝牙防丢器硬件链路断开时，即认定超过安全距离，智能手机与蓝牙防丢器一起报警。

1 系统设计

1.1 总体设计

本设计包括智能防丢器硬件及防丢器App。智能防丢器硬件由STC89C52单片机、晶振电路、复位电路、蓝牙4.0模块、电源模块组成。蓝牙防丢器App基于Android 4.2提供的蓝牙协议栈设计该蓝牙防丢器软件。通过该软件实现防丢器与智能手机间的相互通信。

主要实现的功能应该包括，打开蓝牙防丢器软件和主板蓝牙模块进行配对，配对后单片机通过串口和蓝牙4.0模块向手机发送数据，手机蓝牙实时接收数据。通过蓝牙防丢器软件可直接控制蓝牙主板上的有源蜂鸣器发出报警声。当手机和蓝牙主板超过一定距离，手机蓝牙和蓝牙主板链路断开时，即认定超过安全距离，手机发出报警声，同时蓝牙主板上的有源蜂鸣器发出报警。当蓝牙连接失败，手机通知栏提示连接失败，蓝牙主板指示灯闪烁；当蓝牙模块和手机连接成功，手机通知栏提示连接成功，蓝牙主板指示灯常亮。

1.2 硬件设计

本设计中的蓝牙防丢器硬件主要采用STC89C52单片机，作为整个防丢器硬件的主控模块。因为该单片机模块价格便宜、编程简单，故选取该单片机作为智能防丢器硬件的主控模块。根据本蓝牙防丢器定义的功能，将蓝牙防丢器硬件部分分成4个主要模块：报警模块、电源模块、蓝牙模块、指示灯模块。本蓝牙防丢器所采用的蓝牙模块采用的是TI公司CC2541蓝牙（Bluetooth）模块，属于主从一体蓝牙模块，符合针对单模式蓝牙低能耗（BLE）解决方案的4.0协议的堆栈，具有高性能、低功耗等特点，同时具有透传、远控、PIO采集三种功能，有着高集成度、易于开发的优势[1]。

硬件电路设计结合STC89C52的引脚电路图，电路由5V有源蜂鸣器、蓝牙4.0模块、自复位按键、LED指示灯、4.7K排阻等元件组成。防丢器硬件设计电路图如图1所示，采用PCB焊接技术将电路集成。

图1 蓝牙防丢器硬件设计图

1.3 软件设计

本设计利用Android 4.2以上系统所提供的蓝牙协议栈，进行蓝牙防丢器硬件与Android 4.2以上系统的智能手机的通信与连接[2]。通过智能防丢器软件实现防丢器功能。

软件功能主要包括：搜索蓝牙防丢器设备，与指定的蓝牙防丢器硬件连接通信，主动触发蓝牙防丢器硬件报警，当与蓝牙防丢器硬件链路断开时手机自动报警。

根据软件功能，把功能主要划分为3个模块：搜索模块、通信模块、服务模块[3]。搜索模块主要进行信号扫描，将搜索到的蓝牙的UUTD和地址通过服务模块存入数据库，并与指定的UUTD值做对比。若对比一致，则证明是指定的蓝牙防丢器硬件，同时主动与其连接。通信模块接收服务层的信号，向蓝牙防丢器硬件发出信号进行通信，实现手机触动防丢器硬件的蜂鸣器进行报警。当蓝牙链路断开时，启动服务模块的alarm函数，手机端主动报警。

2 系统测试

2.1 测试目的

验证防丢器硬件电路能否实现功能；蓝牙防丢器软件能否与蓝牙防丢器硬件正常通信；蓝牙防丢器软硬件系统能否正常运行。

2.2 测试步骤

进行测试的具体步骤是：

（1）将蓝牙防丢器硬件通电；

（2）打开手机中的防丢器软件，开启全部权限，测试能否自动搜索蓝牙设备。

（3）点击连接指定防丢器硬件，测试能否与指定的蓝牙防丢器进行连接。若连接成功，应在手机软件界面上显示连接成功，同时应在手机通知栏上显示与防丢器连接成功。

（4）点击软件上的报警按钮测试能否主动触发防丢器硬件报警。

（5）断开蓝牙连接，测试当蓝牙链路断开时蓝牙防丢器硬件和手机能否主动报警。

2.3 测试结果

打开手机应用，开始搜索蓝牙防丢器硬件，在界面上显示指定的蓝牙防丢器硬件设备的名称，点击界面上的连接按钮，与蓝牙防丢器硬件设备连接成功，同时手机端显示连接成功提示，蓝牙防丢器硬件的LED灯常亮；点击界面上的报警按钮，蓝牙防丢器硬件上的蜂鸣器长叫，LED灯闪烁提醒，同时手机端提示报警中；断开蓝牙链路连接，手机端报警音提示，蓝牙防丢器硬件蜂鸣器长叫，LED灯闪烁提醒。

3 总结

本文提出一种基于51单片机的蓝牙防丢器设计实现方案，利用Android 4.2系统以上的智能手机与防丢器硬件可进行双向通信，利用蓝牙4.0技术，克服遗忘传统蓝牙防丢器所采用的蓝牙2.0技术高能耗的缺陷。通过实验证明可实现手机主动触发防丢器硬件报警，具有较高的市场价值，有广阔的应用前景。

[1]李娜，季赛花，等.基于蓝牙4.0技术智能防丢器的设计与实现[J].计算机与数字工程，2016，44（9）：1865-1870.

[2]赵万年，潘辉，黄超，等.基于nRF51822的蓝牙防丢器的设计与实现[J].电子科学技术，2016，3（1）：46-49.

[3]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，汉族，北京人，研究方向为软件工程。