基于短距離通信的物品防丟器的設計摘要在科技迅速發展的21世紀，各種高科技產物都在往小巧化、便攜化設計，加之現在的生活節奏越來越快，物品遺失現象在日常生活中越來越多，不僅帶來了財產的損失，也影響了人們心情。因此，設計了一款能夠實現物品防丟的產品用來解決重要物品的遺失和遺忘問題。本次設計的基于短距離通信的物品防丟器，使用的是藍牙4.0BLE技術，用100mAh、3.7V可充電聚合物鋰電池經PW5100DC變換器升壓之后對防丟器供電，用PW4054線性充電電路對鋰電池充電，對于防丟器的功耗也進行了優化。通過測試可以實現十米左右的通信距離，在通信范圍內可以通過app對防丟器進行燈光控制和報警。超過通信范圍之后app和防丟器都會發出警報。設計的基于短距離通信的物品防丟器具有功耗較低、體積較小、通信距離較遠、使用簡單的特點。關鍵詞：短距離通信；防丟器；微控制器；手機app；緒論課題的背景近年來，隨著生活節奏的加快，因為遺失貴重物品原因而造成的財產損失，給我們造成了很深的困擾，基于短距離通信的物品防丟器，剛好能夠解決這一問題。本課題設計的基于短距離通信的物品防丟器采用了短距離通信技術，以微型控制器為主控，通過手機app分別控制短距離通信模塊與報警模塊，有效的解決丟失物品的問題。基于短距離通信的物品防丟器使用方便，通信距離較遠，環保，性能穩定，可靠，廣泛用于錢包，箱包，手機等貴重物品的防偷及防丟之用。目前在全球來看的話，使用防丟器的人群主要是集中在美國和歐洲，其中在美國的防丟器客戶占比達到了全球70%。Menafn數據顯示，2020年防丟器市場規模達到了1.4億美元，防丟器有很好的市場前景，將會被大規模應用在將來的生活中。設計的意義如今遺忘貴重物品呈現出低齡化、普遍化的趨勢。調查發現在五年的時間里，我國常丟東西人口占比增加了20%;從年齡結構來看，原先占比僅為五分之一的青少年丟東西的比例大幅上升，而人們普遍認為記憶力不好的老人兒童，丟東西的比重從原來的80%下降到了如今的60%。因此，為了解決重要物品丟失或遺忘的問題，采用短距離通信技術，利用單片機設計了一款防丟器，從而實現查找物品、防丟報警的功能，具有重要的市場價值。基于短距離通信的物品防丟器是一種能在一定通信范圍內進行報警以提示物品忘帶的裝置，它能防止貴重物品遺失（如鑰匙、手機、攝像機、筆記本電腦、錢包等）。具有高效、安全、方便、經濟等優點。主要功能是當手機與防丟器距離超過一定范圍后，手機和防丟器都會進行報警，在一定通信范圍內，手機端可以通過手機app控制防丟器報警，便于通過報警聲音找到放在角落的不便于發現的物品。本設計還采用了燈光報警電路，在黑夜時能夠通過手機app控制防丟器發出燈光來及時找到物品。國內外研究現狀防丟器的市場日益火爆，2021年5月7日，亞馬遜開放了防丟網絡Sidewalk，該網絡具有低成本、低功耗、長距離的特點。它為Level智能鎖、老年護理智能手表CareBand、Tile防丟器等多個設備提供支持。Sidewalk網絡使用藍牙BLE、頻移鍵控和900MHz頻段的LoRa來連接設備。該網絡最遠可以連接到1.6km外的設備。2021年4月9日左右，蘋果推出了FindMy防丟網絡，該網絡逐漸允許第三方產品使用，它可以在加密保護的同時讓用戶安全的找到物品，該功能也已經用在了ChipoloONESpot物品尋找器、siri等設備中。2021年4月21日，蘋果發布了藍牙跟蹤設備AirTag，它與蘋果設備的查找應用配合進行追蹤物品，并且還具有超寬頻技術。2021年4月12日左右，三星研發的具備超寬頻技術的GalaxySmartTagPlus已經上市，該防丟器不僅支持藍牙5.0，并且他還可以通過超寬頻技術與內置超寬頻的手機配對，之所以看到大多數廠商都在防丟器上面使用超寬頻技術，是因為超寬頻技術的指向性能夠提供準確的位置信息。防丟器的分類根據使用技術對防丟器分類，如表SEQ表\*ARABIC1-1所示。表1-1不同通訊技術防丟器的對比Table1-1Comparisonofanti-lostdeviceswithdifferentcommunicationtechnologies技術類別產品優點不足Wifi愛衛士寵物定位器、360老人定位手表信號受非視距影響小受到范圍限制、定位不精確[1]GPSMAKE1Tac智能防丟器距離遠，大范圍可以定位功耗高、小范圍無法定位藍牙小覓智能防丟器、BeauCat防丟神器、Nut3藍牙防丟器應用廣泛、功耗低距離受限UWBAirTag、GalaxySmartTagPlus近距離精確定位、功率小成本高、研發難度大LBS定位耐玖學生定位器可用手機定位、不受天氣影響、方便對基站信號的依賴大、定位精度較差根據表格可以看出技術類別不同的防丟器各有各的特點，所以市場上的防丟器大多都是基于兩種左右的通信或定位技術進行設計。比較常見的是基于藍牙和GPS的防丟器，基于藍牙技術的防丟設備應用廣泛，而且自從出現低功耗藍牙通訊技術之后，藍牙防丟器的市場更加火爆。目前防丟器種類特別多，大多數防丟器都是用于室內防丟，用于物件防丟的距離一般在30-70m左右。用于人防丟的防丟器一般都有GPS定位技術，該防丟器中需要突破的地方是定位精度不夠和續航時間短。防丟器的MCU通過查閱資料發現防丟器中使用的MCU一般分為兩種，一種是51系列單片機，其中用STC89C51單片機的居多，另外一種是STM32系列的單片機，當然也有極少量使用AVR系列的單片機。工作總結在基于短距離通信的物品防丟器的設計中，主要做了以下工作：因為需要選擇防丟器的最佳通信方案，所以對各種短距離通信方案進行了選擇對比。確定了短距離通信方案為藍牙4.0后，對藍牙4.0的通信協議、功耗模式、主從模式之類的進行了分析選擇，以確定其為防丟器設計的最佳方案。通過AT指令對藍牙4.0模塊進行設置，使之滿足防丟設計要求。因為考慮體積大小和功耗所以盡量在設計功耗低、體積小的硬件。前期先在面包板上搭建了主從模式電路以確定方案可行。學習了MITapp的開發并用其開發了手機防丟軟件。防丟器報警電路、DC升壓電路、線性充電電路的設計。防丟器通信距離、充電電壓的測試。短距離通信方案的選擇關于短距離通信技術的現狀短距離通信技術范圍很廣，一般來說只要是通信距離較短，大概在100m之內的就屬于這個技術范圍。隨著時代的發展，短距離通信技術在我們生活中使用的越來越多，例如我們家中常用的WIFI、還有我們使用的藍牙音箱、藍牙耳機、紅外線遙控器之類的。大多數的短距離通信技術都有應用方便、成本低，功耗小的特點。其中功耗小是因為傳播距離近，遇到障礙物的幾率變小，發射的功率隨之減小。短距離通信分為高速和低速兩種、高速通信的傳輸速度超過了每秒100兆，同時設備距離在十米之內[2]。所以高速通信主要用在圖像文檔傳送、高質量的聲音和錄像傳輸、還有各種多媒體設備之中。低速通信主要用在貨單自動更新、互動式玩具、還有家庭的自動化控制領域之中。這是因為在100m之內設備傳輸速度小于每秒一兆。另外短距離通信具有對等通信特征，不需要高層協議和復雜的空中接口，也不需要網絡設備之間的中轉。藍牙技術藍牙技術是在1994年由愛立信公司研發的，之后由微軟、三星和諾基亞等設備生產商進行推廣，到現在的話基本經歷了5個版本左右，早期的藍牙十分昂貴，同時還存在數據泄露的危險。在規范了標準、改進了技術之后，藍牙的功能慢慢變強，傳輸速度不斷提高。到了藍牙3.0的時候已經能夠實現高速數據傳輸的需要了，藍牙4.0中提出的低功耗功能使得藍牙技術應用逐漸廣泛。藍牙5.0技術不僅能夠實現在低功耗模式下更遠的通信距離，而且還可以結合wifi實現精度小于1米的室內定位。現在最新的藍牙版本是在2021年發布的藍牙5.2。藍牙5.2能夠實現功耗控制功能、該功能主要是可以根據藍牙信號的強度來調整發射功率，這在一定程度上使得藍牙的功耗降低不少。因為藍牙技術具有能量消耗低，信息傳輸免費和無需成本的特點。所以藍牙技術在全球范圍內都有應用，目前國際上統一規定藍牙技術的使用頻段為2.4GHzISM,[3]該頻段與1600Hz的擴頻技術相結合使得藍牙傳輸的抗干擾能力增強。WIFI技術WIFI技術是在20世紀90年代發明的，并且1996年在美國申請了專利。該技術可以通過無線方式將電腦、手機等設備終端連接起來。WIFI技術之所以能夠廣泛應用在家庭和辦公領域，主要是因為它不受布線條件的限制、節省了電纜鋪設的資金、并且傳輸速度能達到幾百兆、發射信號的功率低[4]。目前最新的WIFI技術是WIFI-6，該技術理論傳輸速度比上一代WIFI-5提高了3倍左右，支持兩種工作頻段，WIFI-6的TWT技術使得它更省電，并且它更安全。紅外數據傳輸技術目前紅外數據傳輸技術在軟件和硬件方面都已經比較成熟，在手機、平板等小型設備中都有所應用[5]。紅外數據傳輸技術最大傳輸速率在16MB/s左右，由于紅外數據傳輸技術無需實體連接，所以成本低廉、使用簡單[9]。紅外數據傳輸技術的功耗也比較低、安全性高。但是紅外數據傳輸技術只適合于點對點的直線傳輸，這是因為紅外線的波長短，對障礙物的衍射能力差，還有一個缺點就是紅外數據傳輸的距離短，一般在1m左右[11]。因為紅外傳輸技術可以使傳輸容量較大的數據文件在短時間內傳輸，所以很適合用在多媒體的數據流當中。紫蜂技術紫蜂技術還有另外一個名稱是Zigbee技術[6]，它可以工作在2.4GHz、915MHz和868MHz三個頻段上，每個頻段上的最高傳輸速度都不一樣，紫蜂技術具有在兩個頻段之間免費傳輸、延時低、功耗低、制作成本低、網絡容量大的優點[7]。一般來說，紫蜂技術的傳輸范圍在10米-70米之間，并且紫蜂技術它自身帶有地理定位。紫蜂技術唯一的缺點是數據傳輸速度慢[10]。目前紫蜂技術應用廣泛，他可以應用在數據傳輸量低、地形復雜、監控網點多的環境之中，主要用在工業自動化、照明控制、電力系統等領域中。我們在家庭或辦公領域也可利用紫蜂技術實現無線通信。UWB技術UWB技術起源于脈沖通信技術，之前一直用在軍事領域，目前該技術已經用在了民用領域并且正處于高速發展的時期。在2020年10月，小米宣布在手機上內置了UWB技術，它將實現空間的精準定位。UWB技術最顯著的優勢就是他將定位精度提高到了厘米級別[8]。此外UWB技術還有發射功率低、穿透力強、傳輸速率最高達500兆每秒等優點，但是UWB技術的成本較高，現在UWB技術主要用在精準測量、智能家居、短距離多媒體等領域。無線射頻識別技術無線射頻識別技術是在20世紀40年代末誕生的，目前在我們生活中有特別多的應用，比如常見的門禁管理系統、車輛的自動收費、電子車票等。無線射頻識別技術有多個應用頻段，每個頻段的應用也各不相同。無線射頻識別技術有著環境適應能力強、信息傳輸效率高、結構簡單的特點。但是該技術成本高、技術不夠成熟、也不夠安全[12]。短距離通信方案的選擇通過對大多數常用的短距離通信技術的對比（如圖2-1所示），總體來講，短距離通信技術的優缺點的不同使得應用場所不同。因為要做的是基于短距離通信的物品防丟器，那么在傳輸速度這一塊沒必要選擇最快的，然后因為要做的防丟器是要有便攜性、使用時間長的特點，所以應該考慮體積小、功耗小的，還有一點就是通信距離的問題，用于物室內查找的話，那么通信距離就不能太短，那么就不能選擇紅外傳輸技術。但是同時又考慮到功耗與距離之間的問題，一般來說，距離遠的通信技術的功耗也比較高，因此在這里選擇折中一下，即滿足較低功耗，同時距離也不近，最終選擇了藍牙通信為防丟器的短距離通信方案，藍牙4.0已經已經實現了圖2-SEQ圖\*ARABIC1短距離通信方案對比Fig圖2-SEQ圖\*ARABIC1短距離通信方案對比Fig.2-1Comparisonofshort-distancecommunicationsolutions藍牙4.OBLE藍牙4.0技術是在十年前提出的，主要的特點就是低功耗，主要有三種模式，分為高速模式、低功耗模式和傳統模式。高速模式主要是用在數據交換，用于信息溝通的是傳統模式，低功耗模式下的耗能僅為原來的十分之一，這使藍牙的續航時間增強了不少，很適合用在可穿戴設備之中，并且該模式下還有廣播功能可以用在位置服務方面。另外藍牙4.0還有傳輸質量較高、啟動快、傳輸安全等優點。系統硬件設計系統方案比較、設計與論證主控制器模塊選擇主控制系統模塊是整個設計的核心部分，負責數據的處理以及電路的控制，為了選擇最適合防丟器的控制器，進行如表3-1的分析。表3-1MCU方案對比Table3-1MCUsolutioncomparison方案方案1STM32系列單片機方案2采用51單片機內核ARM

Cortex-M3，32Bit51Core，8Bit地址空間4GB64KB片上儲存器ROM:20K-1MBRAM:8K-256KROM:2K-64KRAM:128B-1K外設Timer、WWDG、IWDG、CRC、數模轉換、USART等眾多外設定時器、串口處理速度快較慢結構哈弗結構馮諾依曼結構價格較貴便宜優點功能強大、接口豐富入門簡單、控制方便缺點入門有難度、價格較貴功能少、速度慢、高電平時無輸出能力應用范圍手機、路由器應用廣泛、性能要求不高的場合通過上述對比，采用微型控制作為整個系統的核心，用其控制報警電路，控制通信模塊發送通信信號，以實現其既定的性能指標[13]。設備防丟的關鍵在于控制通信模塊發送和接收信號，主控模塊在整個系統中起著控制和處理的作用，需要一直檢測按鍵，處理通信模塊接收的信息，同時驅動有源蜂鳴器發聲。因為防丟器不需要很強的數據處理性能，所以51單片機就滿足防丟器的設計需求。并且51單片機控制簡單，價格低，容易入手。用在防丟設計無疑是最好的選擇。在這里51單片機型號有多種，特此選擇了STC89C52RC。主要是考慮到防丟器應做到小巧便于攜帶，在本設計的方案比較中預采用PDIP-40封裝，后面特地將原先的PDIP-40封裝改為了LQFP-44形式的封裝，由圖3-1看出，此封裝比原先的PDIP雖然多加了幾個引腳，但是體積小巧，更適合應用在本設計之中。圖3-1STC89C52RCL圖3-1STC89C52RCLQFP-44形式封裝的管腳圖Fig.3-1STC89C52RCLQFP-44packagepindiagram電源選取考慮到防丟器的便攜性，用電池供電。方案1是7號干電池，這樣串聯三節電池可以達到電壓要求，單片機、通信模塊、報警電路也能正常工作，但是電池的體積太大，并且干電池用一段時間后電壓降低，用在小型的防丟器上面不合適。方案2是LR63紐扣電池，該紐扣電池單節的話體積較小[15]，但是要達到5V左右電壓我們需要串接，這樣的話，體積增大了并且更換電池也不方便，所以也不是防丟器最佳選擇。方案3是體積較小的401119型鋰電池做電源，考慮到現在市面上有好多趨于小型化便攜化的可穿戴設備，比如藍牙耳機，運動手表，智能手環大多都是可充電的，他們充電方便，使用更加符合現代人的使用習慣，所以受此啟發，用了一塊3.7V左右的可充電鋰電池作為電源，STC89C52RC單片機一般工作電壓為3.5-5.5之間，為了在鋰電池電源電壓降低時單片機能夠一直保持穩定工作，特意使用了一款同步升壓高效率低功耗的的DC-DC變換器PW5100，PW5100可以將0.7-5.0V的寬輸入電壓通過內部調節之后使之輸出為3-5V的固定輸出電壓，在這里，直接將輸出電壓固定在5V，使單片機能夠正常穩定工作。另外，在可充電鋰電池的基礎上增加上充電電路，使得防丟器的充電更為簡單方便。此方案雖然看似比較繁瑣，但是對于使用者來說方便了不少。并且一塊可充電鋰電池體積比三節紐扣電池體積更小。因此，通過方案的對比，選擇了方案3。藍牙模塊的對比選擇本次設計中，由于需要藍牙模塊來進行短距離通信，主要考慮了兩種藍牙通信方案。方案1是使用HC-05藍牙串口通信模塊，可以實現10米距離通信，它可以通過手機自帶藍牙進行連接，并且該藍牙模塊是主從一體模塊，既可以通過AT指令設置為主機使用，也可以設置為從機使用，并且還可以設置波特率，他還可以同時接收和發送數據，它滿足防丟器系統通信的要求，但是他的功耗較大，不適合做防丟器藍牙通信的最佳方案[16]。方案2是使用HC-08藍牙串口模塊，該模塊支持更改無線射頻功率和功耗模式，與HC-05的主要區別是他是基于藍牙4.0BLE，使用時他有更低的功耗，并且我們可以通過更改功耗模式使得他的功耗更低，雖然他與手機端自帶藍牙不能直接連接，但是我們可以通過簡單的手機app的開發實現防丟的功能，因此選擇了方案2。蜂鳴器的選擇方案1是使用無源蜂鳴器，那就要用2K~5K的方波去驅動它，不同波形下會產生不同的音調。因為要做的防丟器只要能實現報警功能就行，并且由于無源蜂鳴器的程序段較為繁瑣，在防丟器設計里面我們不予采用。方案2是使用有源蜂鳴器，一通電就會發聲。更重要的是，因為在防丟器的設計中，檢測到藍牙信號斷開時，藍牙模塊的狀態引腳高電平轉為低電平。所以可以直接將有源蜂鳴器接在藍牙模塊的狀態引腳。此種方案即便于裝置的設計，又使得防丟器報警更及時。所以方案2更適合于本設計的應用。防丟器總體設計防丟器采用由STC89C52RC單片機最小系統、通信電路，報警電路，供電電路，充電電路和手機端app組成[14]。圖3-2總體拓撲圖關于防丟器總體設計有兩種模式，一種是主從機模式、另外一種是app控制模式。兩種模式的總體拓撲圖如圖3-2圖3-2總體拓撲圖圖3-2防丟器總體拓撲Fig.3-2Theoveralltopologyoftheanti-lostdevice圖3-2防丟器總體拓撲Fig.3-2Theoveralltopologyoftheanti-lostdevice圖3-3主主機和從機的系統框圖Fig.3-3Systemblockdiagramofmasterhostandslave這種模式下是防丟器和防丟器進行通信，把一臺設備設置為主機、另外一臺設備設置為從機，讓主機和從機相連接，然后在通信范圍內，可以通過主機來尋找從機，也可以通過從機來尋找主機，這樣實現了雙向尋找。同時主從機距離過遠會報警，這就起到了防丟的作用。該模式也支持一主多從，這樣的話可以同時做到多臺設備防丟。主機的總計結構和從機相同如圖3-3圖3-3主主機和從機的系統框圖Fig.3-3Systemblockdiagramofmasterhostandslave圖3-4電源電路工作流程Fig.3-4Workflowofpowercircuit其中的防丟器電源電路包括PW4054線性充電電路和PW5100DC-DC升壓電路，電源模塊的工作流程如圖3-4圖3-4電源電路工作流程Fig.3-4Workflowofpowercircuit手機app模式其實這個模式也可以說是主從模式的一種、只不過在這里把手機當作了從機。在用手機app搜索到藍牙信號并配對成功之后，手機可以通過app發送數據，防丟器通過通信電路接收數據，并且由單片機主控芯片進行數據處理控制蜂鳴器發聲。當手機和防丟器的距離超過一定距離時，手機端發出報警聲和震動，提示距離過限，同時防丟器也發出警報聲，馬上回去查看尋找。當手機app端和通信模塊連接成功后，手機app端將提示連接成功，并且此時將顯示通信模塊的信號值。硬件單元設計STC89C52RC單片機最小系統最小系統采用的主控芯片是STC89C52RC,主要包括四個部分，電源、時鐘、復位、存儲部分，電源部分是只需要給單片機接+5V電壓和接地即可。因為51單片機內部含有振蕩電路，在這塊接上11.0592MHZ的晶振和兩個30pf的電容。存儲設置部分因為防丟器不需要外部存儲器，所以接上高電平就可以使用內部存儲器使之正常工作。供電電路供電電路部分采用了PW5100同步升壓DC-DC變換器，因為直接采用鋰電池供電的話，鋰電池電壓一般為3.7V左右，隨著鋰電池的使用，鋰電池電壓就會下降，這時將影響單片機的穩定運行，所以在這里采用了升壓DC-DC變換器，該電路可以將電壓穩定在5V左右，讓系統穩定工作。PW5100可以將0.7V以上的低輸入電壓升壓到工作電壓，應用在防丟器為不錯的選擇。防丟器供電電路如圖3-5所示。圖3-5供電電路Fig.3-5Powersupplycircuit在此處采用的10μF的電容是濾波電容，在電源穩定時，此處的濾波電容可以不加，3.3μH的電感是結合效率和負載能力雙重考慮得出的值，小電感的負載能力強，但是效率較低，大電感的轉換效率高，但負載能力小，結合兩方面的因素考慮，最終選擇了3.3μH電感。此處的輸出電容與紋波有關。想要減小輸出紋波就必須要有大的輸出電容，但是太大的輸出電容會使系統反應過慢，成本增加，所以折中進行設計。圖3-5供電電路Fig.3-5Powersupplycircuit充電電路防丟器充電電路這塊采用的是PW4054，PW4054是一款單節鋰離子電池恒壓線性充電器。可以用PW4054USB電源以及適配器供電。充電電路的外部連接如圖3-6所示，該充電器將充電電壓固定在4.2V左右，當充電電壓達到最終浮充電壓之后，芯片將停止充電。圖3-6充電電路Fig.3-6Chargingcircuit充電電路里面的led是充電指示燈，這里面的充電接口用的是microusb接口，該接口在日常生活中應用廣泛，更符合當代人的使用習慣。圖3-6充電電路Fig.3-6Chargingcircuit通信電路手機app模式圖3-7藍牙模塊引腳圖Fig.3-7Bluetoothmodulepindiagram該模式是將HC-08的藍牙模塊與主控制器相連接，手機app通過藍牙將數據發送到藍牙模塊，然后主控制器將藍牙模塊接受的信息進行處理，在這里采用的是全雙工通信模式。這樣就能實現數據同時接收和發送。這里面需要注意的是需要設置藍牙模塊的主從模式。因為app模式下與手機app連接的時候，只有藍牙模塊設置為從機模式時，才能被手機app搜索到。在這里我用了AT指令設置了從機模式，還有更改了藍牙名稱為08從機機以便于尋找，該模塊的功耗模式我采用了系統默認功耗及最大功耗4dBm、這樣做是為了讓傳輸距離更遠。關于模塊的接口，當連接單片機和藍牙模塊的數據傳輸端時，需要交叉連接，即TXD接RXD、RXD接TXD。圖3-7圖3-7藍牙模塊引腳圖Fig.3-7Bluetoothmodulepindiagram因為藍牙模塊HC-08的默認設置并不是很適合防丟器的設計，所以最先對其用AT指令設置了名稱和角色轉換，AT指令設置時需要連接參數架。主從模式該模式下我們需要設置一臺防丟器為主機、另一臺防丟器為從機，然后在通信范圍內我們按下主機按鍵時從機會報警，按下從機按鍵時主機會報警，這就達到了雙向尋找功能，該模式下的其他設置，例如接口、功耗之類的都和手機app模式相同。報警電路圖3-8報警電路Fig.3-8Alarmcircuit對于防丟器報警電路采用的是燈光報警和蜂鳴報警，如圖3-8圖3-8報警電路Fig.3-8Alarmcircuit在防丟器報警電路里面采用了S9012PNP型的三極管驅動蜂鳴器，當基極有電流時，連接在集電極的蜂鳴器就會報警。在基極放置二極管是為了讓電流信號在藍牙模塊狀態引腳為高電平時在基極不產生電流信號，這樣就可以控制蜂鳴器在手機連接到藍牙模塊之后停止蜂鳴[17]。軟件設計防丟器程序設計圖4-1軟件設計流程圖Fig.4-1Softwaredesignflowchart關于防丟器程序設計這塊，主要采用的開發軟件是KeiluVision4，通過防丟器軟件流程圖4-1圖4-1軟件設計流程圖Fig.4-1Softwaredesignflowchart關于防丟器檢測是否與藍牙斷開連接是通過藍牙模塊HC-08的狀態引腳實現的，當防丟器一旦檢測到狀態引腳為低電平時，那就意味著防丟器超出了通訊范圍，此時蜂鳴器報警。關于防丟器是否接收到數據是通過串口中斷實現的，當有數據接收到時，程序進入中斷，然后檢測受到的數據是否有效，如果收到的數據不是設定的命令字符時，防丟器將不會執行，將會繼續等待下一個數據的出現，例如接收到字符1時防丟器會蜂鳴報警、接收到字符3時防丟器會燈光閃爍。另外在主從模式中，防丟器從機一直在檢測按鍵的狀態，如果從機上面的按鍵按下之后，防丟器從機會給主機發送數據，讓主機報警，這樣的話我們就能實現防丟器的雙向防丟功能。串口初始化防丟器設計中采用串口工作方式1、計數器工作方式2，采用波特率為9600，為了不出現亂碼，使用了11.0592MHz的晶振。關于定時器初值X的計算采用的是如下公式波特率=2SMOD32×f圖4-2串口初始化程序Fig.4-2Serialportinitializationprogram其中SMOD為0，fosc為11.0592Mhz、波特率為9600圖4-2串口初始化程序Fig.4-2Serialportinitializationprogram數據處理方式關于數據的接收，采用的是中斷控制，當接收到數據時先存入SBUF,然后將RI置位，進行數據處理和執行。當單片機接收到字符1時將發出閃光命令，當單片機接收到字符2時將會使燈光持續三秒左右，當單片機接收到字符3時，蜂鳴器將會發出滴滴聲響。手機端app設計App的組件設計手機app的設計采用的是MITAPPINVENTOR，一個可以進行在線編程的網站，在里面會有各種組件設計的模塊（如圖4-3），我們開發app時只需要將邏輯塊寫清楚即可獲得簡易app。圖4-3手機端app組件設計界面Fig.4-3Mobileappcomponentdesigninterface本設計為了起到一對多的效果，開發的本款app設置了多個從機界面，我們可以用一臺手機控制多個防丟器，達到一主多從的目的。在組件設計中，我選擇了17個按鈕，分別執行各項命令，然后為了更加直觀設置了兩個標簽可以進行連接狀態的顯示，還有信號值的大小。圖4-4界面效果Fig4-4Interfaceeffect同時為了使頁面更加簡介美觀，對頁面進行了優化，比如按鍵的大小，界面背景等等，總體效果如圖4-4。圖4-4界面效果Fig4-4InterfaceeffectApp的邏輯設計App的邏輯設計主要包含以下三個方面，第一個是打開app時的藍牙連接的邏輯設計（如圖4-5），第二個時藍牙斷開時的邏輯設計，還有一個就是手機按鍵控制防丟器報警邏輯設計（如圖4-6）。圖4-5連接藍牙流程圖Fig.4-5ConnectingtoBluetoothflowchart圖4-6斷開藍牙流程圖Fig.4-6FlowchartofdisconnectingBluetooth圖4-7連接藍牙過程圖Fig.4-7ProcessdiagramofBluetoothconnection首先是掃描藍牙的設置，當app打開之后，點擊掃描，app會請求手機打開藍牙，就會在列表選擇框里面顯示所搜到的藍牙名稱，然后連接即可使用（如圖4-7）。圖4-7連接藍牙過程圖Fig.4-7ProcessdiagramofBluetoothconnection關于app控制防丟器，我的設計是當按鍵按下之后，通過手機藍牙給防丟器發送一個字符，每一個字符都代表不同的功能，例如發送字符1用來控制閃光，發送字符3用來使蜂鳴器報警。邏輯設計如圖4-8。圖4-8發送字符界面Fig.4-8Sendcharacterinterface在app設計中，還應做到藍牙防丟器模塊的識別，就是在app上面控制防丟器1報警時，不能出現防丟器2報警的情況，特此在app中加上了服務UUID和寫入特征。另外因為一般在app設計模塊上面沒有低功耗藍牙的組件，所以設計app時組件的查找也很重要。總結與展望遇到的難點寫防丟程序時。因為經驗不足，對串口通信技術的理解不夠深刻，導致程序方面花費時間過多。在進行實物焊接時，由于所選模塊較小，導致焊接多次未能成功。在蜂鳴器報警方面，將蜂鳴器理解過于簡單