摘要：針對日常生活中人們有時候會忘記一些物品或是兒童玩耍容易走出家長視線的現象，通過在相關物品身上安裝簡易藍牙防丟器，解決生活中因一些事所帶來的損失問題。本設計以STC89C52單片機作為控制芯片，對藍牙模塊進行控制，從而實現對物品在脫離主體一段距離后發出警報。利用AltiumDesigner作為仿真軟件，對電路和檢測系統進行仿真和模擬。實驗結果表明當物品遠離主體的時候，檢測系統會立即警報，能有效解決我們因疏忽所帶來的問題。

關鍵字：單片機；藍牙；距離；防丟器

Detecton system of speed of electric bike and temperature of battery

Sun Zhong

Department of automatic control, Nanjing University of information science and technology, Nanjing 210044

Abstract: According to the question that the life of batteries is shor and the speed is too fast of electric bike, we check the speed of electric bike and temperature of battery real time to restric the electric bike from overspeed prevent the battery from overheating. This design is based on STC89C52 single-chip as control chip, and the goal of detecting the speed of electric bike and temperature of battery is achieved. By controlling stepper temperature sensor and Ultrasonic module. Using AltiumDesigner simulation software, the simulations for circuits and detection                 the temperature of battery is higher than the maximum we set or speed is faster than threshold, and we can solve the problem that the life of battery is short and the speed is too fast.

Keywords: single-chip microprocessor; ultrasonic; speed of electric bike; battery; temperature

第一章 緒論

隨著社會的進步，生活中人們總是不停的忙碌著，從而在一些小事上比如忘記帶鑰匙、自己小孩因調皮脫離家長實現等等，急需藍牙防丟器來提醒我們因忙碌所忽略的事情，然而對這方面研究從未停止過。當前藍牙防丟器已經大多出現的是藍牙4.0，他的低功耗深受設計者喜愛，如圖1所示。單片機在電子產品中的應用日趨廣泛而且很多電子產品已經將單片機用于距離的檢測和配合藍牙模塊參與信息的接收。這種以集成芯片為主的第二類儀器，適用于快速響應和高精度要求。本文主要以其在生活中使用為例，對單片機在距離的測量以及通過藍牙實現無線信號的接收使用做簡單闡釋。

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圖1  藍牙防丟器

        本設計信號接收部分是藍牙模塊， 該模塊主要用于短距離的數據無線傳輸領域，可以方便的和PC機的藍牙設備相連，也可以兩個模塊之間的數據互通。避免繁瑣的線纜連接，能直接替代串口線。主要用于藍牙無線數據傳輸；工業遙控、遙測；POS系統，無線鍵盤、鼠標等領域。

Altium Designer 是原來的Protel的軟件開發公司Altium 所推出的一體化電子產品開發系統[1]如下圖2所示。主要運行在Windows系統中主要包括Windows XP和Win7兩個系統，這套開發系統將原理圖設計，電路仿真，PCB繪制，拓撲邏輯自動布線，信號完整性分析等技術完美的結合在一起如下圖3所示。為設計者和開發人員提供了全新的平臺和解決方案。使設計變得輕松，熟練這套軟件的使用必將使電路設計的效率和質量大幅提高。它除了融合Protel99se，DXP在內的先前版本的優點以外還進行了很多改進，增加了很多高端功能。拓寬了板級設計的界面并且整合了FPGA和SOPC設計的工能。當然正因如此其對電腦性能的要求也自然升高。當然其首屈一指的功能使得這款軟件非常值得推廣。

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圖2  Altium 軟件

（1）研究目標：

1）進一步掌握51單片機的結構[2]和其引腳功能；

2）掌握HC-06藍牙模塊功能和使用方法[3]；

3）進一步掌握單片機硬件和軟件的綜合設計方法。

4）提高單片機基礎知識的綜合應用能力，完成電路圖和仿真設計。

5）調試相關模塊，開發出電動車車速與蓄電池溫度檢測系統樣機。

（2）研究意義

1）從技術層面講，基于單片機藍牙傳輸系統實現了在配對狀態下兩個不同地址并且相互綁定的同型設備之間的自動連接和通信的功能，并在收發設備兩端對等層開發了文件傳輸協議，實現了文件自動傳輸。在此基礎上，該系統的功能可擴展為點對點，或者實現組網自動通信以及數據轉發。此系統實現了藍牙模塊與單片機之間的HCI，具有一定的規范性，也可以作為通用模塊，為實現藍牙產品開發提供了參考案例。

2）從實際生活的角度看，當前屬于數字化的時代。我們對高效率高自動化的環境充滿渴望。人們對各種物理因數的測量也往高科技的方向不斷邁進，而這其中對精度的要求自然越發的苛刻。單片機作為一種廉價的高速高精度的系統其前景自然不可小覷。而基于單片機的藍牙防丟應用自然是合適不過。隨著社會不斷發展人們現實中所顧及的事情越來越多，人們精力畢竟有限，所以對人們日常生活做些提醒方面的技術研究還是有多方面原因的，比如人們經常忘記鑰匙，忘記一些貴重物品，或是看管兒童時因精力不足會疏忽孩子的行蹤等等。

在如今的數字化時代，人們對高度自動化智能化的設備需求越來越高[4]。而單片機控制系統以其不可多得的優勢引領潮流，主要表現在其精度高，過載性好，控制方便，整機結構簡單的特點已經廣泛運用于現在的實際生產之中。基于單片機的測量控制系統和其余一些模塊聯合使用系統作為現代化測控設備的重要組成部分，在今天以及將來都將具有廣闊的發展前景。

（1）單片機

STC89C52是STC公司生產的一種低功耗，高性能的8位CMOS控制器件。其內部有8K的Flash存儲器。內部依舊是使用的MCS-51內核而它的功能比傳統的51單片機做了一些改進這也使得它在多嵌入式控制系統中變得靈活。其具有以下標準功能：8K字節Flash、512字節RAM、32位I/O口、看門狗定時器、內置4K的E2PROM、3個16位定時計數器、4個外部中斷、4級中斷結構、全雙工串口、最高運作頻率35MHZ。

89C52引腳功能：

1）VCC（40）：電源+5V。

2）VSS（20）：接地，也就是GND。

3）XTL1（19）和XTL2（18）：振蕩電路。

4）PSEN（29）：片外ROM選通信號，低電平有效。

5）ALE/PROG（30）：地址鎖存信號輸出端/EPROM編程脈沖輸入端。

6）RST/VPD（9）：復位信號輸入端/備用電源輸入端。

7）EA/VPP（31）：內/外部ROM選擇端 。

8）P0口（39-32）：雙向I/O口。

9）P1口（1-8）：準雙向通用I/0口。

10）P2口（21-28）：準雙向I/0口。

11）P3口（10-17）：準雙向I/O口具有第二功能。

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圖4  STC89C52引腳圖

（2）HC06藍牙模塊

     HC-06是主從一體化的藍牙串口模塊，主從可指令切換，指令少于HC-05，使用簡單。（供電電壓 3.3V~3.6V）

主機：用來搜索從設備，不能被其他設備搜索。

從機：用來被搜索的設備，不能主動搜索其他設備。

主從連上以后就相當于一根串口線使用，這個時候就不分主從，也就是透傳模式。

其對溫度的響應轉換時間也很短完全滿足基本的溫度測量需求。并且以其獨到的價格優勢很受消費者的歡迎。

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圖5  HC-06芯片封裝結構

HC-06特點：

1）采用CSR主流藍牙芯片，藍牙V2.0協議標準。

2）模塊供電電壓：3.3V~3.6V。

3）默認參數：波特率 9600、配對碼 1234、工作模式 從機。

4）核心模塊尺寸大小為：27mm x 13 mm x 2mm。

5）工作電流：不大于50MA（以實測為準）。

6）通訊距離：空曠條件下10M，正常使用環境 8M左右。

7）用于GPS導航系統，水電煤氣抄表系統，工業現場采控系統，可以與藍牙筆記本電腦、電腦加藍牙適配器、PDA等設備進行無縫連接。

8）可以對STC單片機無線升級和下載程序。

第二章 單片機控制藍牙模塊系統方案設計

由控制按鈕控制發出指令，通過51單片機處理，信號由單片機發給執行電路機構，藍牙模塊收到到驅動信號開始工作其如下圖所示：

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圖6系統設計流程圖

編程語言方面C語言和匯編語言在單片機編程中最為常見。中在C語言和匯編語言中我對C語言編程較為熟悉，因其更為簡潔易用尤其在寄存器操作方面無需檢索復雜的地址使得其非常方便，而且在與其它軟件混合編程時非常的方便所以現在很多主流的行業軟件都帶有C語言接口這是匯編語言所沒有的因此本設計使用C語言為單片機編程[6]

1.單片機數據傳輸系統的電源部分

   發射與接收模塊的電源均用+7.2V的干電池經7805穩壓輸出+5V的電源，其電路原理圖如圖7。圖中J3的2腳位+7.2V，1腳為地；S4為撥動開關，電容C11、C12、C13、C14均為7805輸入輸出端的濾波電容；D17為發光二極管，即電源指示燈；D19為1N4007保護二極管，當輸入端短路時，給輸出電容C14一個放電回路，防止7805被擊穿損壞。

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                       圖7  +5V電源部分

2.HC-06藍牙模塊原理

HC-06藍牙模塊供電電源由+5V電源在經過R1114-33穩壓輸出+3.3V供電。其電路原理圖如下圖所示.

HC-06藍牙模塊主要性能參數：

（1） 頻率：2.4GHz ISM band

（2） 調制方式：GFSK

（3） 發射功率等級：class2

（4） 靈敏度：≦-80dBm

（5） 通信速率：2Mbps

（6） 供電電源：3.3V

（7） 工作溫度：-20 ~+55℃

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                                 圖8 HC-06原理部分

在功耗方面本檢測系統基本都是目前市場上功耗最低的產品，雖然不論人們在任何時候是在其工作狀態還是在其未使用狀態都不用關閉不必要的模塊，但是其工作功耗很小很小。例如電子表一樣長時間工作，卻在功耗方面微乎其微。在低成本的選擇上保證基本性能的情況下選擇了HC-06模塊，體積小且線路簡單因此在電動車上安裝會很方便。并且具有結構簡單，可調節性強等優點。

在單片機整體電路連接好之后分別對主程序，信號發出程序，信號接收程序，計算子程序編譯調試之后，通過距離判斷所關注的物品是否在主體可控的范圍，軟件流程如下圖所示。

由于藍牙木塊檢測系統的時序比較嚴格，所以準確的把握好距離和反饋才能準確測量出物品是否已超出可控范圍。整體檢測系統通過7.2V干電池供電，并通過7805穩壓模塊轉換為單片機所需的+5V電壓對整個檢測系統進行供電。為消除各部分的數字數據相互之間干擾可分別接地。

   單片機數據傳輸系統軟件部分分為數據采集和接收發送數據兩個模塊[，在此僅分析主程序與各子程序的流程。涉及的子程序為信號發出，信號范圍的判斷，藍牙收發數據子程序，警報裝置。

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圖4.1 系統軟件主程序流程圖

第三章 結論

本設計以51單片機為基礎對溫度和速度傳感器模塊進行精密的控制和顯示在實際應用中取得良好的效果。溫度的顯示進度達到±0.1℃，速度理論精度在mm/S的級別。采用這種基于單片機的電動車車速及蓄電池溫度檢測系統大大簡化了繁瑣的人工測量，能實現簡單的啟動，停止，測量，報警等功能，并通過液晶顯示，使人們了解當前電動車的行駛情況以及蓄電池的使用情況。只是由于本人知識有限再加上篇幅等問題僅作這些簡單的測量。并希望借此能引起電動車開發者的重視，從保護環境的珍愛生命的角度出發，能在未來開發出高度智能、實用、安全、環保的電動車。同時在以后的學習生活中，我希望自己能得到進一步提高，能做出更好的更實用的智能化儀器出來。

   

參考文獻

[1]  龐毅, 潘峰. Altium Designer Winter 09軟件的設計與使用技巧[J]. 廣播電視信息, 2011, (10): 1-2.

[2]  孫育才, 孫華芳. MCS-51系列單片機及其應用[M]. 南京: 東南大學出版社, 2012.  11-33.

[3]  藍牙核心技術及應用..北京:科學出版社,馬建倉 羅亞軍 趙玉亭.2003

[4]  安然. 我國食品包裝機械自動化水平要求越來越高[DB/0L]. [url=]http://www.doc88.com /p-480421076878.html[/url]

[5]  李杜. 基于HC-SR04的超聲波測距裝置算法研究[J]. 科技視界, 2012, (28): 2-3.  

[6]  劉漢明. 用C語言為單片機編程一編程環境[J]. 電子制作, 2002, (12): 1-10.

[7]  史健芳. 智能儀器設計基礎[M]. 北京: 電子工業出版社, 2012. 76-79.

[8]  姜源, 陳衛兵, 嚴飛. 單片機應用于實踐教程[M]. 西安: 西安電子科技大學出版社, 2010. 7-112.