蓝牙遥控器系统的设计毕业论文

蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。下面我给大家分享一些大学生蓝牙科技论文，大家快来跟我一起欣赏吧。

蓝牙定位测量

[摘要] 该文描述了一种基于蓝牙的无线室内定位测量系统。一般蓝牙工作使用接收信号强度指示器(RSSI)，进行自动发射功率控制以保证稳定的信噪比。取消反馈系统，并应用RSSI产生一系列新的测试 方法 。系统使用安装在一个单元内的视距无线传播模型，测算基准发射器和便携式接收机之间的距离。该系统设计、运行和测试结果证实, 在存在多径干扰条件下,测量范围平均绝对误差可以达到1.2m。

[关键词] 蓝牙 定位测量 RSSI

1 简述

精确度大约1m的蓝牙室内定位测量将有助于扩大新的定位服务(LBS)范围。这些服务包括医用定位服务，具有无线传感器的计算机网络，移动数据探测和跟踪系统，用于安全用途的室内电子地图和具有定位识别的智能装置。

室内定位测量需要发展新技术设备。全球定位系统(GPS)要求视距内有4颗卫星以保证精确3-D定位，因此无法室内应用。无绳电话定位系统精确度只有大约100m。室内短距离(10米半径)内，无线电单元可用于测量位置，基于单元识别，但要求安装许多固定、均距的单元以覆盖给定区域。

蓝牙室内定位测量系统工作描述：在一个室内无线电单元内进行接收功率测量，它常用于跟踪固定基准蓝牙发射器和存在多径干扰的视距信道的便携式接收机之间的距离。

2 接收信号强度指示器(RSSI)定位测量

在蓝牙装置中, 接收信号强度指示器(RSSI)数值通常用于使发射功率最小化，以接收到满意的信噪比的信号。在本系统中反馈系统停止工作，发射机(发射功率PTX)和接收机之间距离能通过使用RSSI测量装置和一个无线电传播模型计算得出。

该方法非常适用于室内定位系统。而 其它 室内无线定位技术都不适用，如到达角度(AOA)法，到达时间(TOA)法，和到达时差(TDOA)法。第一种：AOA法，要求有一个特殊天线阵列用于测量接收信号的角度，成本高昂而且仅适用于专用系统。使用扫描技术要求系统有精确的时钟。便携式设备时钟精确度为1μs，但1m的定位误差要求时钟精确度应达到3ns。

这里使用的无线电波传播模型，其公式如下：

PRX=PTX+GTX+GRX+20log(c/4лf)-10n�(d)(1)

= PTX+GTX+GRX-40.2-10n�(d)(2)

其中：PRX是接收功率;PTX是发射功率(dB);GRX和GTX是天线增益(dBi);c是光速(3.0x108m/s);f是中心频率(2.44GHz);n是衰减因素(在自由空间为2);d是发射器和接收器之间的距离(m)。

蓝牙系统中使用RSSI直接测量接收功率，由一个内置微处理器将数据 报告 数字指示器。使用该装置，RSSI和接收功率之间的关系曲线如图1。

图1 RSSI与接收功率PRX 关系曲线

分析图1，可以得到RSSI和接收功率PRX关系如下：

PRX =-40dBm+RSSI, RSSI>0dB

-60dBm PRX≤-60dBm+RSSI，0>RSSI>-10dB

PRX≤-62dBm，RSSI=-10dB

因此，基准发射器和便携式接收机之间的距离d满足下列公式：

d=10[( PTX-40.2-PRX +G)/10n](4)

这里，PRX是测得的RSSI值经过公式(3)计算得出，总天线增益G= GTX+GRX

3 系统构成

该定位系统使用商业化的蓝牙开发套件构成。以个人电脑PC作为蓝牙主机，控制蓝牙模块，如图2所示。

定位应用在射频指令行接口(RFCLI)上完成，指令行起到容许用户控制和接入各种蓝牙软件层的作用。软件层分为主计算机界面(HCI)和蓝牙装置。主机通过通用异步接收/发射(UART)进行有线连接控制。板上的UART(HCI硬件接口)控制基带和射频层。

图2 主机和蓝牙装置之间硬件连接

一个基准发射器与便携式接收机进行通讯联系。首先应禁止蓝牙芯片对功率的控制功能。这样做将阻止两设备交换功率控制信息而保持接收功率在其限定范围内(将导致RSSI读值结果为0)。

测量在两种不同环境条件下进行：

无回声室测量。

在无回声室的测量中，确定天线增益G。测量装置设计模拟自由空间环境，频率范围为2～40GHz，衰减因素n=2.0，多径干扰可忽略。天线放置高度为0.6m，天线之间最大距离3m。

天线增益G见公式(4)，因为其他变量已知，通过计算确定G的平均值是-4.8dBi。

办公环境测量

在办公室环境中，使用两试验基准线进行RSSI测量，距离增量为0.1m

图3 测量布置图

办公室内存在金属反射波，产生多路干扰。桌椅同样含有金属零部件。

在基线1，天线放置高度恒定为1.05m。在基线2，天线放置高度恒定为0.6m。初步测量显示，设备放置距离地板高度不同，对测量数据有一点影响。

两天线放置在固定的方向和高度，两者在视距范围内，按0.1m分段。利用射频通信(RFCOMM)协议产生一双工无线链路。使用频谱分析仪进行校准11个不同的发射功率：+2.9，+1.2，0.0，-1.4，-3.8，-6.2，-8.5，-10.3，-14.1，-17.1和-19.1dBm。

针对以上11个报告的基准发射功率，便携式接收机读出相对应的RSSI数值。 假如RSSI值非0，每个均测量20次RSSI值, 记录RSSI平均值。这些测量数据，每个均有一个随机载频，频率范围分布在蓝牙带宽(2.4000―2.4835GHz)之间。假如RSSI数值为0，无接收数据记录，选择不同的发射功率。所有11个发射功率均应进行试验。

分段距离每次递增0.1m，至最大值6.8m。

对应11个接收的RSSI值，PRxi在每个分段距离均优化到最大发射功率，PTx1=2.9dBm。实际发射功率和最大发射功率之间的差异值Pdiff=(PTx1一PTxi)(dB)，信道与功率呈线性关系，所以通过增加Pdiff将接收到的RSSI值RRxi优化到一恒定发射功率上。

RRxi=PTxi+ Pdiff=PRxi+(PTX1-PTxi)(5)

使用公式(3)和(5)得出：

-40+RSSIi+(PTX1-PTxi)， RSSIi > 0dB

RRxi= -60+RSSIi+(PTX1-PTxi)，RSSIi�0dB，(6)

数据为空，RSSIi = 0dB 或RSSIi =-10dB

对于接收功率指示器，RRX对应非0时的RSSI数据，由下式给定

11

RRX= 1/x∑RRxi (7)

i=1

图4 接收功率RRX 与距离d关系曲线

(标准化发射功率=2.9dBm)

4 结果

4.1 接收功率和距离

优化后的接收功率数值RRX对应相应分段距

离d，d是基准发射器和便携式接收器之间的距离。基线1和2在办公环境的测量结果如图4。

图4显示了多径衰减的影响结果，两测量曲线的振幅均随距离增加而减少。而基线1和2位于办公室的不同位置，测量定位的衰减干扰是不同的。

通过传播模型预测RRx的理论数值，其中PTx=2.9dBm, n=2，G=-4.82 dBi。

距离d的平均绝对误差{公式(4)计算，PTx=2.9dBm, n=2，G=-4.82 dBi}，对于实际距离和标准偏差如下。

表1 绝对误差和标准偏差

基线1 基线2

平均绝对误差 (m) 0.91 1.31

标准偏差 (m) 0.95 1.30

4.2 讨论

基于RSSI的蓝牙定位系统测量精度取决以下三因素：

4.2.1 精确的接收功率指示器

蓝牙规格中定义的RSSI值不是专门设计用于测量接收功率(dB)。而RRX作为接收功率指示，可用于距离估算。接收功率测量误差通过利用多路的、优化的发射功率求平均值进行最小化。

4.2.2 在传播模型中正确选择衰减因素和天线增益G。

线性调节分析用于决定衰减因素n和天线增益G，(n=2.15，G=-5.34dBi)。这些校正过的数据用在传播模型中，位置精确度将提高约10%。

4.2.3 减小多径干涉的影响

接收功率和距离关系曲线(见图4)，显示两测量设备测试值对理论值的波动和偏差。该图显示了进行时域、频率和发射功率平均后的测量结果。

5 结论

在视距(LOS)无线传播模型中，利用一个简单单元，通过禁止蓝牙(自动)传播功率控制的功能，实现蓝牙接收信号强度指示器RSSI值应用于定位测量。

该技术表明可降低平均绝对定位误差到1.2m。这适合于大多室内定位服务。不过，需要注意的是，在强烈的多径干扰下，定位误差仍然存在。绝对位置估算需要平均一系列接近的空间位置以增加可信度。

将来工作可能包括在非LOS条件下完成评价系统。利用三角测量可给出在二维平面上的精确定位信息。

参考文献

[1] A. Harder, L. Song and Y. Wang, Towards an indoor location system using RF singnal strengh in IEEE802.11,(April 2005).

[2] Sheng Zhou and John Pollard, Position Measurement Using Bluetooth in IEEE0098/3036/06,(May 2006).

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无线遥控开题报告

随着现代通信技术的飞速发展，近距离无线通信技术呈现出良好的发展势头。受到越来越多人的关注。

设计背景与目标

设计背景：

随着科技的进步和社会的发展，现代电子产品设计越来越注重产品的简易和实用，快节奏的现代生活使得许多电子产品也必须作到小巧、方便、简易。为满足这一需求。便产生了无线遥控系统。

它的产生使人们在工业、农业、航天以及家庭生活中都得到极大的便利，使人们在一定的距离内可以控制其他机器、系统等的正常运作。给工业的发展带来了方便。他是电子行业以后发展的必然趋势。在曾经的工业生产中,不管是机器的启动,还是系统的关闭。

都采用的是有线控制,需要人亲自到控制中心进行手动的操作。给工业生产的进步和生产效率的提高带来了限制。随着科技的不断进步,这样的控制必定会被先进的所取代。因此遥控控制系统的产生,给工业带来了新的革命。

它极大的方便了工业的控制生产。使人们能够在一定距离内甚至在遥远的宇宙中也去控制另外的机器,系统的运作大大的提高了生产效率,为经济的提高做出了很大的贡献,也决定了一个国家在国际中所站的地位。因此,作为国家未来建设者。我们学好遥控知识,是自身的必备,也是国家和时代的需求。 设计目标：

1.控制距离至少20米

2.通过不同的按键控制开关通断 3.可实现开关通、断、延时关等功能

设计思路、技术路线

本次设计采用的是315MHz稳频无线电遥控组件及其它的外围元件，组装的遥控开关。通过单片机可以对十路220V以上的各种电器进行控制。

发射电路扫描键盘的键位，由单片机发出相应的控制信号，送到PT2262的数据输入端。由PT2262编码并调制在315MHZ载波上，经过一级高频放大后由天线发射出去。

再由接收板接收信号，经过两级放高频放大后，由检波电路解调出调制信号，数字信号经过双运算集成放大块LM358两级高增益放大后送入PT2272进行解码，输出端送给单片机，单片机根据动作信号分别去控制相应用电器的控制继电器。完成对用电器的控制。

发射部分：315M

无线发射模块

接收模块：315M无线接收模块

设计进度计划

1、2014年12月—2015年1月 毕业论文选题，与导师见面。

2、2015年1月—2015年1月 收集相关资料，建立框架。

3、2015年1月 毕业论文开题答辩。

4、2015年2月—2015年3月 用Protel软件画出各部分电路,并编写单片机程序。

5、2015年3月—2015年4月 监测电路并进行调整。

6、2015年5月—2015年5月 优化程序，撰写论文。

7、2015年5月2日—2015年5月11日 完成论文，毕业论文答辩。

1.课题研究的目的和意义

遥控开关是智能化控制时代必不可少的发展，给我们的生活带来的很多的方便快捷。如在家庭中运用智能开关，能实现智能开关控制灯光、电器、窗帘、门锁，享受随时随地的智能家居遥控，使智能与时尚完美结合。

常用遥控器大致分为两类：红外线遥控器，无线电遥控器。

人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光。常用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm 左右，外形与普通φ5mm 发光二极管相同，只是颜色不同。单只红外发光二极管的发射功率约 100mW。接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。然而现在不论是业余制作或正式的产品，无线电遥控是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。

(1)发射器电路由3V电源提供，低频信号40KHZ的载波形成皆用与非门加外部元件实现，具有较高的稳定性，这部分电路用到了一个与非门集成电路。

(2)接收器电路又由几个部分组成，使用了LM567集成块实现了锁相环加密功能，用双稳态电路对继电器进行控制，利用继电器的开关对负载实现控制。

无线电遥控系统一般分为发射和接收两部分。发射机主要包括编码电路和发射电

路。编码电路由操作开关控制，通过操作开关使编码电路产生所需要的控制指令。编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号，无法直接传送到遥控目标上，还要将指令信号送到发射电路使它载在高频载波上，才能由发射天线发射出去。接收机有接收电路及译码电路组成。由接收天线送来的信号经由接收机高频部分的选择和放大后，送到解调器。解调器的作用是从载波上卸载指令信号，由于卸载的指令信号是混杂的，所以再送到译码电路译码，还原指令信号。

无线电遥控是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。无线电遥控系统一般分为发射和接收两部分。发射机主要包括编码电路和发射电路。编码电路由操作开关控制，通过操作开关使编码电路产生所需要的控制指令。编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号，无法直接传送到遥控目标上，还要将指令信号送到发射电路使它载在高频载波上，才能由发射天线发射出去。接收机有接收电路及译码电路组成。由接收天线送来的信号经由接收机高频部分的选择和放大后，送到解调器。解调器的作用是从载波上卸载指令信号，由于卸载的指令信号是混杂的，所以再送到译码电路译码，还原指令信号。

采用Silicon Laboratories 研制的无线发射芯片Si4010、无线接收芯片Si4313和C8051F920 单片机设计并制作的无线电遥控多路开关系统，结构简单，性能稳定，控制方便，适用于含有较多受控电器的场合，并可实现多路多功能控制。

无线电遥控多路开关系统由无线电发射电路和无线电接收控制电路两大部分组成。

红外遥控器由于受遥控距离、角度等影响，使用效果不是很好， 如采用调频或调幅发射接收编码，则可提高遥控距离，并且没有角度影响。红外遥 控发射和接收模块可以用在室内红外遥控中，它不影响周边环境、不干扰其它电器 设备。由于其无法穿透墙壁，所以不同房间的`家用电器可使用通用遥控器而不会产生相互干扰;电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入 工作;编解码容易，可进行多路遥控。相对于有线遥控，无线遥控不受距离的影响，完全消除了拖缆式遥控装置所带来的故障隐患，给人们的日常工作和生活带来了更多的便利。

随着数字处理技术的快速发展，无线数字通信技术日趋成熟，其抗干扰能力强和易于对数字信号进行各种处理等优点，使得无线遥控系统的抗干扰性能逐步提高，安全性能大大改善。

相对于超声波遥控和红外线遥控，无线电遥控是利用无线电信号在空气中传播，根据无线电波的频率来遥控，可穿透一定的障碍物，传播距离较远，因此成为无线遥控领域的首选，在国防、军事、科研和日常工作生活领域应用越来越广。

2.课题研究的主要内容

设计一种无线电遥控开关，要求

(1)遥控开关的发射频率为2.4GHZ。

(2)遥控距离为10m左右，主要用于家庭内遥控家庭电器开关。

(3)发射器电源电压要求在10V以下。

(4)遥控接收器要求能够较准确的接收2.4GHZ的载频信号，并解调出控制家用电器开关的信号的控制开关动作。

(5)整个遥控电路尽可能简单可行。

3、研究方法

3.1 2.4GHZ无线遥控器：

无线遥控就是利用高频无线电波实现对模型的控制。目前，传统无线遥控系统普遍存在同频干扰和遥控距离小两大问题。主要原因是载频较低导致带宽较窄和控制信息以模拟方式传输使得同频干扰可能性的增大。而采用先进的2.4 GHz扩频技术，从理论上讲可以让上百人在同一场地同时遥控自己的模型而不会相互干扰.而且在遥控距离方面也颇具优势，2.4 GHz遥控系统的功率仅仅在100 mW以下，而它的遥控距离可以达到1以上，而且由于频率高，天线长度只有3 cm;另外，可借鉴的商用技术较多。因此，很有必要将2.4 GHz扩频通信技术应用于无线遥控领域。

3.2 2.4G无线模块：

3.2.1 nRF24LE1无线芯片模组

挪威Nordic公司nRF24LE1用作遥控器的主控芯片，其内部有两个部分：增强型的8051MCU和内嵌2.4G低功耗无线收发内核nRF24L01P，空中速率有三个选择:250 kbps, 1 Mbps，2 Mbps，保证数据的空中快速传输。两者之间通过SPI接口进行通信。还拥有丰富的外设资源，尤其是内置128 bit AES硬件加密器，可对任何无线传输的数据进行高强度的加密，确保无线数据的安全，特别满足RFID对高安全性的要求。CPU的工作模式可以通过开关状态寄存器的控制位来控制，当工作在发射模式下发射功率为-6dBm，电流消耗为9mA，接收模式时为12.3mA，该特性为设计低功耗系统提供了先天性条件。

nRF24LU1+芯片内部结构和nRF24LE1基本一致，考虑到成本的计算，采用nRF24LU1+符合全速USB 2.0标准的器件控制器。

3.2.2 JTT-24L01+ 嵌入式微功率无线数传模块

JTT-24L01+是一款工作在2.4~2.5GHz 的通用ISM 频段的单芯片微功率无线收发模块，是成都江腾科技有限公司采用高性能的无线射频芯片nRF24L01+以及高精度外围元件开发的一款无线通信模块。

特点：

(1) 内置 2.4Ghz 天线,体积小巧 15mm X 24mm

(2) 传输距离远,开阔地无干扰视距100米,具体距离视环境而定

(3) 采用真正的GFSK 单收发芯片

(4) 2.4Ghz 全球开放 ISM 频段免许可证使用

(5) 自动应答及自动重发功能

(6) 地址及CRC 检验功能及点对多点通信地址控制

(7) 最高工作速率2Mbps,高效 GFSK 调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制场 合,可以传输音频、视频

(8) 标准 DIP 间距接口,便于嵌入式应用

(9) SPI 接口数据速率0~10Mbps

(10) 125 个可选工作频道,满足多点通信和跳频通信需要

(11) 支持无线唤醒,很短的频道切换时间可用于跳频

(12) 采用10PPM的高精度晶振

(13) 采用高Q值0402封装的电感和电容

(14) 工作电压1.9~3.6V,推荐3.6V,但是不能超过3.6V.可以把电压尽可能靠近 3.6V但是不超过3.6V

3.2.3 2.4G JF24D无线收发模块

JF24D整合了高频键控(GFSK)收发电路的功能，以特小体积实现高速数据传输的功能。JF24D的传输速率可达到1Mbps,并具有快速跳频校验等功能，可在拥挤的ISM 频段中达到稳定可靠的短距离数据传输。工作在全球开放的ISM频段面许可证适用。

特点：

(1) 低电压，高效率

(2) 低成本，双向高速数据传输

(3) 特小体积(不需要外接天线)

(4) 具有快速跳频，前向纠错，校验等功能

本课题拟采用JF24D无线收发模块。

3.3 多路遥控的实现

(1)采用51系列单片机(AT89S51)进行软件编程完成信号的编码译码工作以实现多路遥控。

(2)采用无线遥控器编码/译码芯片完成信号的编码译码工作以实现多路遥控。如：EV1527,PT2262,PT2294-M4,PT2264等。

虽然实现该设计的方法很多，但我觉得使用JF24C无线收发模块和单片机来完成较好，以下是我决定的研究方法：

JF24D采用SPI数字接口与单片机连接。它支持SPI标准格式(CKPHA=0)。

说明：JF24C可以和各种单片机配套，对于硬件上没有SPI的单片机可以用IO口或者串口模拟SPI。与51系列单片机配套时在P0口加一个10K的上拉电阻，其余IO口可以和JF24C直接相连。单片机可以用5V供电，JF24C用3.3V供电。JF24C工作电压不得超过3.5V，否则会损坏器件。

4.实施计划

第七学期：

第 8 周: 选择毕业设计课题。完成指导教师和毕业设计课题确定。

第 9-12 周：完成开题报告和外文翻译。

第 12 周: 完成毕业设计的开题答辩。

第13-20周：根据拟定的课题实施方案，进行深入研究，基本完成毕业设计相关的硬件或软件设计工作。

第 21 周：在教师的指导下，完成系统总体方案设计、系统软、硬件设计、实验测试等相关方面进行深入研究。

第八学期：

第 1-5 周：继续完成论文设计。

第 6- 9周：向指导教师提交毕业设计/论文初稿，根据指导意见对初稿进行修改。

第10-14周：完成毕业论文定稿和毕业论文格式审查。

第 15 周：毕业答辩。

5、参考文献：

[1] 陈永甫.实用无线电遥控电路.北京：人民邮电出版社，2007.

[2] 朱卫华,陈和.高频电子线路.北京：电子工业出版社，2003.

[3] 黄智伟，王彦.全国大学生电子竞赛训练教程.北京：电子工业出版社，2005.

[4] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[5] Tavares, Jose.Mendes.Teleswitch Board for Home.University of Minho, Portugal.

指导教师意见

指导教师签字：

年 月 日

第一个是老式的无线电遥控，超再生电路就是由此30MHz短波发端的，电路简单，就用现在的遥控芯片，改个射频就可以了。第二个，要单片机编程，在这里写出太麻烦了吧。