CN108765898A - 基于蓝牙4.0的mini防丢定位设备 - Google Patents

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Abstract

一种基于蓝牙4.0的mini防丢定位设备，它是在以蓝牙芯片为主芯片的基础上设计而成的。具有功耗低、成本低、使用寿命长、性能及定位可靠稳定准确、携带方便及防止误报警的特点，可与重要物品、钥匙链及易遗忘的东西放在一起，或让儿童和老人随身携带。利用特有的室内、外切换及利用RSSI室内定位，结合蓝牙模块报警的技术，可准确的室内、外定位，有效地防止重要物品的丢失和老人、随行儿童的走远；另外，通过本防丢定位设备具有的双向通信功能，可以寻找到智能移动终端。而智能移动终端也可以实现多个防丢设备的实时连接，并通过使用App可以改变控制电路模块的一些参数来加以区分不同的防丢定位设备。具有实际的应用价值。

Description

基于蓝牙4.0的mini防丢定位设备
技术领域
本发明涉及一种防丢定位设备，特别是基于蓝牙4.0的mini防丢定位设备，它适用于室内、室外物品的防丢定位。
背景技术
目前市面上有很多类型的防丢产品，一般采用近距离无线通信技术，例如射频识别技术（RFID）、蓝牙技术等，通过无线短距离通信实现防止物品丢失。但目前使用蓝牙技术的产品信号不稳定，很容易造成误报警。
在定位方面，GPS、北斗卫星等室外定位技术，在室外能实现精确的定位，定位误差为2m左右，但由于当信号经过墙体时GPS等室外定位技术的信号衰减度很大，所以很难实现室内定位；对于室内定位技术，有射频识别（RFID）、超宽带（UWB）、无线保真（WIFI）、蓝牙、Zigbee等具有代表性的技术，但每个室内定位技术的精确度都有待提高。
考虑到产品的性能和用途，很多产品做得很薄，电池也很小，并且其产品的电池直接内嵌在产品中，再加上产品功耗非常高，在使用一段时间电池没电后，不能更换，只能买新的，既浪费资源又浪费钱财。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于蓝牙4.0的mini防丢定位设备，它能够克服已有技术的不足，具有功耗低、成本低、使用寿命长、性能可靠稳定及定位可靠准确的特点，携带方便、可与重要物品、钥匙链、儿童和老人及平常易遗忘的东西放在一起，能有效地防止重要物品的丢失和老人、随行儿童的走远；同时既可以准确的室内定位又可以准确的室外定位。通过设定当传输的信号中距离值有连续两次超过预设值时才给报警器发出报警信号的方法，来防止环境中的白噪声干扰到信号造成的误报警。通过防丢设备具有的双向通信功能，可以寻找到智能移动终端。
其解决方案是： 本发明包括外壳、控制电路模块及App。控制电路模块布置在位于外壳内的电路板上，通过App来控制控制电路模块与智能移动终端的通信过程，而智能移动终端可以实现多个防丢设备的实时连接，并通过使用App可以改变控制电路模块的一些参数来加以区分不同的防丢设备，可实现室内、外的定位功能，防丢。
在预设距离值范围内，控制电路模块每隔1S发送和接收一次数据，与智能移动终端进行一次通信。当控制电路模块连续两次发送的数据中的距离值超出预设距离值时，将不能接收到智能移动终端发送过来的信号，此时在智能移动终端和控制电路模块上同时启动报警系统报警，提醒使用者，进而防止物品的丢失。若控制电路模块没有离开预设距离值范围，但在此范围内找不到寻找目标时，可用App采用定位模式，若寻找的目标在室外，可以使用百度地图寻找；若寻找的目标在室内， App通过接收控制电路模块蓝牙的信号强弱，将信号的强弱通过RSSI定位算法转化为距离值，实现粗略的定位，精度大致为4m，再配合上报警器，在一定的小范围内可以听到报警器的响声，就能寻找到物体。同时，再根据控制电路模块所具有的双向通信功能，通过控制电路模块也能找到智能移动终端。
所述外壳是根据印刷电路板形状和使用用途而设计的，它为便携式或悬挂式或吸附式。
所述控制电路模块包括蓝牙芯片及与其连接的晶振电路、LED模块、按键开关模块、报警模块、天线电路及电源稳压电路。
晶振电路为系统提供一定的运行时序；天线电路负责为发送和接收数据提供能量，电源稳压电路为控制电路模块提供稳定的电压。当接通电源后，通过电源稳压电路的按键打开防丢定位设备，检测此时控制电路模块的蓝牙芯片是否处于休眠状态，当检测到该蓝牙芯片的P0.01口有连续按下按键开关模块中的按键时间超过2S处于低电平时，则蓝牙芯片将P0.01口置高电平，LED模块灯亮，同时控制电路模块的蓝牙芯片进入广播模式，则表示本设备被唤醒；当智能移动终端的蓝牙检测到控制电路模块蓝牙芯片的连接请求时，将进行蓝牙配对连接，若成功，则控制电路模块的蓝牙芯片发送上次所在位置信息，并接收一次智能移动终端发送的信号；若不成功，则回到检测控制电路模块的蓝牙芯片是否处于休眠状态。当控制电路模块的蓝牙芯片连续两次接收到的信号中有报警信号时，则控制电路模块的蓝牙芯片将其P0.02口置高电平，使报警模块发出报警信号，进行报警；若控制电路模块的蓝牙芯片接收到的信号中有关闭报警信号时，则控制电路模块的蓝牙芯片将其P0.02口置低电平，取消报警。此时，一次数据的接收完毕，则开始下次数据的接收。
本发明采用上述技术方案，是在以蓝牙芯片为主芯片的基础上设计而成的一种防丢定位设备，具有功耗低、成本低、使用寿命长、性能可靠稳定及定位可靠准确的特点，携带方便、可与重要物品、钥匙链及平常易遗忘的东西放在一起，或让儿童和老人随身携带。利用本发明特有的室内、外切换及室内利用RSSI定位结合蓝牙模块报警的技术，既可以准确的室内定位又可以准确的室外定位，能有效地防止重要物品的丢失和老人、随行儿童的走远；通过设定当传输的信号中距离值有连续两次超过预设值时才给报警器发出报警信号的方法，来防止环境中的白噪声干扰到信号造成的误报警。另外，通过本防丢定位设备具有的双向通信功能，可以寻找到智能移动终端。而智能移动终端也可以实现多个防丢设备的实时连接，并通过使用App可以改变控制电路模块的一些参数来加以区分不同的防丢定位设备。具有实际的应用价值。
附图说明
图1为基于蓝牙4.0的mini防丢定位设备的结构示意主视图。
图2为图1中的A-A剖视图。
图3为控制电路模块电原理图。
图4为控制电路模块的工作流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的具体实施方式。
图1、图2中，在圆薄片形的外壳5内设置有印刷电路板3及与其电连接的CR2032纽扣式电源电池7，并由可拆卸的后盖4将外壳5封闭。在印刷电路板3上布置有控制电路模块及其开关按钮2及LED灯1，与开关按钮2相对应的外壳5上设置有按钮延伸器6，它与开关按钮2接触连接，通过按钮延伸器6可控制开关按钮2的操作。由App来控制控制电路模块与智能移动终端的通信过程，而智能移动终端可以实现多个防丢设备的实时连接，并通过使用App可以改变控制电路模块的一些参数来加以区分不同的防丢设备，可实现室内、外的准确定位，防物品丢失。
所述外壳5是根据印刷电路板形状和使用用途而设计的，它为上述圆薄片形的便携式，方便携带；也可在外壳5的前端设置一个U型件，构成悬挂式，通过U型件方便用线穿引，方便进行悬挂；还可在外壳5的背面设置一个小吸盘或外壳5由铁质材料制成并外加小磁铁磁性件，构成吸附式，通过小吸盘可固定在一些光滑面上或采用一个小磁铁磁性件吸附在铁质物品上。
图3、图4中，所述控制电路模块以NRF51822蓝牙芯片14为主控芯片。由NRF51822蓝牙芯片14，以及接NRF51822蓝牙芯片14的引脚37和引脚38的晶振电路8，接NRF51822蓝牙芯片14引脚5的LED模块9，接NRF51822蓝牙芯片14引脚4的按键开关模块10，接NRF51822蓝牙芯片14引脚6的报警模块11，接NRF51822蓝牙芯片14的引脚30、引脚31及引脚32的天线电路12，接NRF51822蓝牙芯片14的电源稳压电路模块13而构成。
所述晶振电路8是晶振X1的引脚2和引脚4接地，晶振X1的引脚1通过晶振电容C4接地，引脚3通过晶振电容C3接地，而晶振X1为32MHZ的有源晶振。
所述LED模块9，由LED模块电阻R1和LED灯组成。LED灯一端通过1K的LED模块电阻R1接NRF51822蓝牙芯片14引脚5(即P0.01口)，另一端接地。当引脚5（即P0.01口）为高电平时，LED灯亮，表示此时所述防丢定位设备处于工作状态，当LED灯灭时，表示所述防丢定位设备处于休眠状态
所述按键开关模块10由按键开关模块上拉电阻R2，按键开关模块按键K1和按键开关模块电容C10组成。按键开关模块按键K1与按键开关模块电容C10并联后一端接地，另一端接NRF51822蓝牙芯片14的引脚4，并通过按键开关模块上拉电阻R2接电源。当按键开关模块按键K1按下2S时，通过NRF51822蓝牙芯片14将其P0.01口置高电平，LED灯亮，同时，报警模块11的蜂鸣器长响一声，表示NRF51822蓝牙芯片14开始进入广播状态，当再次将按键开关模块按键K1按下2S时，通过NRF51822蓝牙芯片14将其P0.01口置低电平，LED灯灭，同时报警模块11的蜂鸣器会“滴”两声，表示NRF51822蓝牙芯片14处于休眠状态，不再进行广播。当所述防丢定位设备处于报警工作状态时，可按一下按键开关模块按键K1，时间不超过2S，即解除报警状态。
所述报警模块11，由报警模块电阻R3，三极管Q1和蜂鸣器b1组成。三极管Q1的基极B通过报警模块电阻R4接到芯片的引脚6，发射极（E极）接地，集电极（C极）通过蜂鸣器b1接电源。当NRF51822蓝牙芯片14引脚6(即P0.02口)处于高电平状态，三极管Q1的基极B电势高于集电极C电势，三极管Q1导通，三极管Q1的集电极C电压等于0V，蜂鸣器b1工作，所述防丢定位设备报警；当NRF51822蓝牙芯片14引脚6(即P0.02口)处于低电平状态时，三极管Q1的基极B电势和集电极C电势相等，三极管Q1不导通，蜂鸣器b1不工作，所述防丢定位设备不报警。
所述天线电路12包括天线ANT1、第三电感L3、第二电感L2及第一电感L1。天线ANT1的引脚1接第三电感L3的引脚2，天线ANT1又通过天线电路电容C14接地，第三电感L3的引脚1通过天线电路电容C13接地，并连接天线电路电容C12的引脚2，而天线电路电容C12的引脚1接NRF51822蓝牙芯片14的引脚32和接第一电感L1的引脚1，第一电感L1的引脚2接NRF51822蓝牙芯片14的引脚31和接第二电感L2的引脚1，第二电感L2的引脚2接NRF51822蓝牙芯片14的引脚30，并通过天线电路电容C11接地；天线ANT1采用PCB板印制的方式与电路集成，以适应防丢定位设备的体积设计，
所述电源稳压电路模块13由AMS1117-3.3电源稳压芯片J2、接口J1、二极管D1及三脚拨动开关K2组成。接口J1的引脚1连接CR2032纽扣式电源电池7电池的正极，接口J1的引脚2连接CR2032纽扣式电源电池7的负极，接口J1的引脚1通过二极管D1与三脚拨动开关K2的引脚2相连接，三脚拨动开关的引脚3悬空，引脚1接AMS1117-3.3电源稳压芯片J2的引脚3，AMS1117-3.3电源稳压芯片J2的引脚1接地，AMS1117-3.3电源稳压芯片J2的引脚2和引脚4同时接电源VDD，并通过电源稳压电容C6或电源稳压电解电容C7的正极接地。由二极管D1和三脚拨动开关K2负责导通电路，当电压值小于二极管D1的导通电压时，二极管相当于断路，电路不导通，电源不工作。当三脚拨动开关K2置于AMS1117-3.3电源稳压芯片J2的引脚2和引脚1位置时，电路导通；AMS1117-3.3电源稳压芯片J2主要负责稳定电压，将输出电压稳定在3.3V左右，当AMS1117-3.3电源稳压芯片J2的输出电压还有一些变化时，其可以通过电源稳压电容C6和电源稳压电解电容C7来稳定电压值，达到二次稳压的效果，使输出电压趋于更稳定的值。
通过电源稳压电路模块13的三脚拨动开关K2开启防丢定位设备，检测此时NRF51822蓝牙芯片14是否处于休眠状态，若处于休眠状态，可长按按键开关模块的按键K1，长按时间大于2s，以唤醒设备。若未处于休眠状态，判断蓝牙是否连接，若蓝牙未连接，再采用上述方法唤醒设备；若蓝牙连接，则防丢定位设备发送信号。当检测到NRF51822蓝牙芯片14的P0.01口有连续2S处于低电平时，则NRF51822蓝牙芯片14将P0.01口置高电平，LED模块9的LED灯亮，同时NRF51822蓝牙芯片14进入广播模式，则表示本设备被唤醒；若防丢定位设备接收到移动终端发来的信号，当智能移动终端的蓝牙检测到NRF51822蓝牙芯片14的蓝牙连接请求时，将进行蓝牙配对连接，若成功，则NRF51822蓝牙芯片14发送上次所在位置信息，并接收一次智能移动终端发送的信号；若不成功，则回到检测NRF51822蓝牙芯片14是否处于休眠状态。当NRF51822蓝牙芯片14连续两次接收到的信号中有报警信号时，则NRF51822蓝牙芯片14将其P0.02口置高电平，使报警模块11的蜂鸣器响，发出报警信号，进行报警；若NRF51822蓝牙芯片14接收到的信号中有关闭报警信号时，则NRF51822蓝牙芯片14将其P0.02口置低电平，则报警模块11的蜂鸣器不响，取消报警。此时，一次数据的接收完毕，则开始下次数据的接收。

Claims (3)

1.一种基于蓝牙4.0的mini防丢定位设备，其特征在于，包括外壳（5）、控制电路模
块及App，控制电路模块布置在位于外壳（5）内的电路板（3）上，由App来控制控制电路模块与智能移动终端的通信过程，通过调用百度地图，实现室外定位功能，通过蓝牙信号强弱，实现室内定位功能；在预设距离值范围内，控制电路模块每隔1S发送和接收一次数据，与智能移动终端进行一次通信；当控制电路模块连续两次发送的数据中的距离值超出预设距离值时，将不能接收到智能移动终端发送过来的信号，此时在智能移动终端和控制电路模块上同时启动报警系统报警，提醒使用者，进而防止物品的丢失；若控制电路模块没有离开预设距离值范围，但在此范围内找不到寻找目标时，可用App采用定位模式，若寻找的目标在室外，可以使用百度地图寻找；若寻找的目标在室内， App通过接收控制电路模块蓝牙的信号强弱，将信号的强弱通过RSSI定位算法转化为距离值，实现粗略的定位，精度大致为4m，再配合报警器，在一定的小范围内可以听到报警器的响声，就能寻找到物体；同时，再根据控制电路模块所具有的双向通信功能，通过控制电路模块也能找到智能移动终端；而智能移动终端可以实现多个防丢定位设备的实时连接，并通过使用App可以改变控制电路模块的一些参数来加以区分不同的防丢定位设备，实现室内、外的定位。
2.如权利要求1所述基于蓝牙4.0的mini防丢定位设备，其特征在于，所述外壳（5）是根据印刷电路板形状和使用用途而设计的，它为圆形的便携式，或为在外壳（5）前端设置U型件的悬挂式，或在外壳（5）的背面设置小吸盘或外壳（5）由铁质材料制成并外加磁性件的吸附式。
3.如权利要求1所述基于蓝牙4.0的mini防丢定位设备，其特征在于，所述控制电路模块包括蓝牙芯片（14）及与其连接的晶振电路（8）、LED模块（9）、按键开关模块（10）、报警模块（11）、天线电路（12）及电源稳压电路（13）；由晶振电路（8）为系统提供运行时序；天线电路（12）负责为发送和接收数据提供能量，电源稳压电路（13）为控制电路模块提供稳定的电压；当接通电源后，通过电源稳压电路按键K1打开防丢定位设备，检测此时控制电路模块的蓝牙芯片（14）是否处于休眠状态，当检测到该蓝牙芯片（14）的P0.01口，有连续按下按键开关模块中的按键K1时间超过2S处于低电平时，则蓝牙芯片（14）将其P0.01口置高电平，LED模块灯亮，同时控制电路模块的蓝牙芯片(14)进入广播模式，则表示设备被唤醒；当智能移动终端的蓝牙检测到控制电路模块的蓝牙芯片(14)的蓝牙连接请求时，将进行蓝牙配对连接，若成功，则控制电路模块的蓝牙芯片（14）发送上次所在位置信息，并接收一次智能移动终端发送的信号；若不成功，则回到检测控制电路模块的蓝牙芯片(14)是否处于休眠状态;当控制电路模块的蓝牙芯片 （14）连续两次接收到的信号中有报警信号时，则控制电路模块的蓝牙芯片（14）将其P0.02口置高电平，使报警模块(11)发出报警信号，进行报警；若控制电路模块的蓝牙芯片 接收到的信号中有关闭报警信号时，则控制电路模块的蓝牙芯片（14）将其P0.02口置低电平，取消报警，此时，一次数据的接收完毕，则开始下次数据的接收。
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