蓝牙4.0技术智能看护系统的研究与实现(附件)【字数：15281】
摘 要摘 要近些年来，通信技术以及物联网技术的迅猛发展，各类型主流开发板的存储和计算运算能力也随之增强，其性能足以满足替代日常控制及智能化开发的方方面面，除了继续向大型化、高速化方向发展的同时，向着微型化、智能化方向发展的PDA等嵌入式设备也开始大量登上历史的舞台。该方向应用目的诣在解决广大群众在生活中的各类需求，并再效率、智能化、人性化的实现提供了技术上的无限可能。这些技术的竞争直接催生了物联网（IOT）成为研究热点。物联网在通信服务方面能提供的服务包括了短距离和长距离两种。并且，随着无线传输技术的应用和发展，充彻着物联网的环境已经开始大量存在于本系统生活的周边。本研究针对智能看护的市场需求，结合目前广大人群眼睛视力出现的不断突出的各类问题，研究和实现了一款简易可用的智能眼镜辅助设备，以提供实时、可靠的用眼卫生提示和警告帮助，帮助使用者形成良好的用眼习惯。功能如下（1）定位查找功能；可以在手机端通过APP连接眼镜端的蓝牙芯片控制蜂鸣器报警定位；（2）用眼疲劳提示；自动计算看书学习的时间，到达一定时间后休息提醒，防止眼睛疲劳；（3）自动光测警告；自动测试光强是否能达到学习看书条件，如果太暗或太强的情况自动报警。本文具体介绍了蓝牙4.0技术的特点与应用范围，总结出在日常生活的智能看护领域中蓝牙4.0 具有不可替代的优越性。目前，研究并设计出的系统总体方案，包含了探测模块、处理模块和报警模块，各类传感器对周遭环境进行采样探测，经过a/d转化后变为数字信号，nRF51xx系列开发板的Cortex M0为信息处理模块，蜂鸣器与红色LED等实现对周遭数据的处理和报警。将本产品裁剪后通过物理模型设计，集成到眼镜上后，可有效帮助使用者重新养成良好的用眼习惯，减少使用眼镜的诸多不方便之处，后期可申请相关专利，具有一定的市场价值。关键词蓝牙4.0；智能眼镜；疲劳预警；无线通信
目 录
第一章 概论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外现状 1
1.3 课题研究内容及章节安排 2
1.3.1 课题研究内容 2
1.3.2 本文结构安排 2
第二章 蓝牙系统相关技术概述 3
2.1 蓝牙发展历程 3
2.2 蓝牙的网络结构 3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
2.3 第四代蓝牙 4
2.4 低功耗 5
2.5 第四代蓝牙协议栈 6
2.5.1 控制层 7
2.5.2 主协议层 9
2.5.3 应用层 12
2.6 本章小结 12
第三章 硬件子系统的分析与设计 14
3.1 硬件选择需求分析 14
3.1.1 芯片版本对应的flash和RAM 14
3.1.2 芯片版本对应的SDK 15
3.2 nRF51822开发板 15
3.2.1 nRF51822 16
3.2.2 电源 17
3.3 Jlink下载器 18
3.4 OLED屏幕模块 18
3.5光敏传感器 19
3.6 蜂鸣器模块 21
3.7 本章小结 21
第四章 软件子系统设计与实现 23
4.1 开发环境 23
4.1.1 nRFgo Studio 23
4.1.2 Keil 23
4.1.3 蓝牙4.0协议栈 24
4.2 I/O接口输入输出 24
4.2.1 普通接口 24
4.2.2 LED接口 25
4.2.3 按钮接口配置 27
4.3 帮助定位功能设计与实现 28
4.3.1 从机广播类型配置 31
4.3.2从机设备mac地址参数的定义 32
4.4 手机安卓APP串口设置与实现 32
4.5 定时提醒功能 33
4.6 光强报警模块软件配置 35
4.7 OLED显示美观 36
4.8 本章小结 37
第五章 系统测试与误差分析 38
5.1硬件电路测试 38
5.2 功能模块功能测试 38
5.2.1 光敏测试 38
5.2.2 APP定位测试 39
5.2.3 OLED个性显示测试 41
5.2.4 定时提醒测试 42
5.3整体测试 42
结 语 44
已完成的任务 44
问题与展望 45
致 谢 47
参考文献 48
第一章 概论
1.1 课题研究背景及意义
现在现实生活中所能遇到的物联网技术大多数都有这样的特点：大型化，系统化，设备复杂，控制复杂，成本高，如车辆和高铁。但在日常生活的小规模的环境空间里，例如本系统，不需要如此大规模的物联网软硬件设备，本系统所需要控制的也仅仅局限在周围数十米距离内，那么需要的无线通信标准随之发生变化。蓝牙此时就是本系统最好的选择。
凡是要使用接口的硬件，可以通过相关的无线技术来替代。文件共享技术，如WiFi，但作为一个蓝牙设备还没有被集成在大多数PDA设备，一旦开始流行，通信模式和生活方式会发生很大变化。无论现在使用者位于建筑物何处，只要设备具有蓝牙模块，都可以实现数据传输，比如可以很方便的应用在同一个办公楼但不是在同一楼层，移动不方便的工厂，蓝牙系统只是把连接到仓库PDA蓝牙基站，就可以实现汇总和控制设备。此外，类似U盘，手机，笔记本电脑和其他设备，只要在一定距离内，可以控制数据传输和保存在存储卡，USB等设备上，而且还节省了相关设备接口，也不需要考虑接口兼容的问题；计算机作为主机，其它蓝牙设备控制模块从机，如蓝牙键盘，蓝牙鼠标，蓝牙操纵杆可以很方便的进行使用。由此看来，蓝牙的应用前景非常喜人[1]。
1.2 国内外现状
随着移动智能通信时代的来临，具备蓝牙功能的产品越来越多，蓝牙耳机蓝牙鼠标等消费产品，已经形成了一定的市场规模，相关的品牌也很多，使用者可以通过此技术方便进行控制，由此催生了智能家居，智能穿戴等领域，我国在蓝牙领域上已经形成了一整套产业链，并有了自主研发的品牌[1]。其中蓝牙产品主要分为两大类：
蓝牙Smart ready，同时支持classicbluetooth和BLE，涵盖市面上几乎所有智手机和平板电脑，全世界起码上衣的设备支持蓝牙。蓝牙smart ready设备如图1－1所示。
/
图1－1 蓝牙smart ready设备
蓝牙Smart设备，手机电脑通过安全连接和这些设备进行通信，外设不需要认证。分为两大类：（1）带传感器的测量装置，健康健身方面如高尔夫球棒；（2）消费类电子，智能穿戴设备，例如智能手表智能家居系统，包括温度湿度计。
为了推广蓝牙技术的使用，蓝牙各种版本的技术标准是全部公开的，开发的产品就可以进入市场，产生利润。对此开发了智能眼镜。
1.3 课题研究内容及章节安排
目 录
第一章 概论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外现状 1
1.3 课题研究内容及章节安排 2
1.3.1 课题研究内容 2
1.3.2 本文结构安排 2
第二章 蓝牙系统相关技术概述 3
2.1 蓝牙发展历程 3
2.2 蓝牙的网络结构 3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
2.3 第四代蓝牙 4
2.4 低功耗 5
2.5 第四代蓝牙协议栈 6
2.5.1 控制层 7
2.5.2 主协议层 9
2.5.3 应用层 12
2.6 本章小结 12
第三章 硬件子系统的分析与设计 14
3.1 硬件选择需求分析 14
3.1.1 芯片版本对应的flash和RAM 14
3.1.2 芯片版本对应的SDK 15
3.2 nRF51822开发板 15
3.2.1 nRF51822 16
3.2.2 电源 17
3.3 Jlink下载器 18
3.4 OLED屏幕模块 18
3.5光敏传感器 19
3.6 蜂鸣器模块 21
3.7 本章小结 21
第四章 软件子系统设计与实现 23
4.1 开发环境 23
4.1.1 nRFgo Studio 23
4.1.2 Keil 23
4.1.3 蓝牙4.0协议栈 24
4.2 I/O接口输入输出 24
4.2.1 普通接口 24
4.2.2 LED接口 25
4.2.3 按钮接口配置 27
4.3 帮助定位功能设计与实现 28
4.3.1 从机广播类型配置 31
4.3.2从机设备mac地址参数的定义 32
4.4 手机安卓APP串口设置与实现 32
4.5 定时提醒功能 33
4.6 光强报警模块软件配置 35
4.7 OLED显示美观 36
4.8 本章小结 37
第五章 系统测试与误差分析 38
5.1硬件电路测试 38
5.2 功能模块功能测试 38
5.2.1 光敏测试 38
5.2.2 APP定位测试 39
5.2.3 OLED个性显示测试 41
5.2.4 定时提醒测试 42
5.3整体测试 42
结 语 44
已完成的任务 44
问题与展望 45
致 谢 47
参考文献 48
第一章 概论
1.1 课题研究背景及意义
现在现实生活中所能遇到的物联网技术大多数都有这样的特点：大型化，系统化，设备复杂，控制复杂，成本高，如车辆和高铁。但在日常生活的小规模的环境空间里，例如本系统，不需要如此大规模的物联网软硬件设备，本系统所需要控制的也仅仅局限在周围数十米距离内，那么需要的无线通信标准随之发生变化。蓝牙此时就是本系统最好的选择。
凡是要使用接口的硬件，可以通过相关的无线技术来替代。文件共享技术，如WiFi，但作为一个蓝牙设备还没有被集成在大多数PDA设备，一旦开始流行，通信模式和生活方式会发生很大变化。无论现在使用者位于建筑物何处，只要设备具有蓝牙模块，都可以实现数据传输，比如可以很方便的应用在同一个办公楼但不是在同一楼层，移动不方便的工厂，蓝牙系统只是把连接到仓库PDA蓝牙基站，就可以实现汇总和控制设备。此外，类似U盘，手机，笔记本电脑和其他设备，只要在一定距离内，可以控制数据传输和保存在存储卡，USB等设备上，而且还节省了相关设备接口，也不需要考虑接口兼容的问题；计算机作为主机，其它蓝牙设备控制模块从机，如蓝牙键盘，蓝牙鼠标，蓝牙操纵杆可以很方便的进行使用。由此看来，蓝牙的应用前景非常喜人[1]。
1.2 国内外现状
随着移动智能通信时代的来临，具备蓝牙功能的产品越来越多，蓝牙耳机蓝牙鼠标等消费产品，已经形成了一定的市场规模，相关的品牌也很多，使用者可以通过此技术方便进行控制，由此催生了智能家居，智能穿戴等领域，我国在蓝牙领域上已经形成了一整套产业链，并有了自主研发的品牌[1]。其中蓝牙产品主要分为两大类：
蓝牙Smart ready，同时支持classicbluetooth和BLE，涵盖市面上几乎所有智手机和平板电脑，全世界起码上衣的设备支持蓝牙。蓝牙smart ready设备如图1－1所示。
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图1－1 蓝牙smart ready设备
蓝牙Smart设备，手机电脑通过安全连接和这些设备进行通信，外设不需要认证。分为两大类：（1）带传感器的测量装置，健康健身方面如高尔夫球棒；（2）消费类电子，智能穿戴设备，例如智能手表智能家居系统，包括温度湿度计。
为了推广蓝牙技术的使用，蓝牙各种版本的技术标准是全部公开的，开发的产品就可以进入市场，产生利润。对此开发了智能眼镜。
1.3 课题研究内容及章节安排
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