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基于蓝牙4.0的教室人数监测智能系统设计?海凌科电子有限公司

蓝牙无线技术是使用范围广泛的全球短距离无线标准之一,蓝牙技术联盟(SIG)于2010年7月发布了蓝牙4.0版本核心规范,自此蓝牙迈入了4.0时代。蓝牙4.0规范的核心是低功耗技术,即蓝牙4.0BLE。该技术最大特点是拥有超低的运行功耗和待机功耗,蓝牙低功耗设备使用一粒纽扣电池便可以持续工作数年之久。同时,该设备可以应用于对成本和功耗都有严格要求的无线方案,并广泛应用于医疗保健、体育健身、家庭娱乐、等众多领域。

CC2540外围电简单,外接几个阻容器件构成的滤波电和PCB天线即可实现网络节点的构建。CC2540最小系统主要由32 MHz片外晶振、32 kHz睡眠晶振、复位电、+5 V电源及去耦电容、射频匹配电及单极性PCB天线组成。如果芯片不需要休眠,32kHz晶振可以不用。 CC2540芯片外部接口电如图2所示。

引言智能人数统计、监测等系统,一直以来备受无线通信及电子行业的高度关注,并被广泛应用于机场、车站、剧院等人流量较大且空间有限的资源中。教室作为现在大学生最为熟悉的学习场所,其的优劣直接关系到学生的学习效率。教室人数统计系统作为出勤率统计的辅助系统,一方面,服务于教师,使教师能将精力集中于教学活动而非出勤率考量活动(点名或签到);另一方面,便于学校教师管理部门实时获得教室利用率等信息的传递与反馈,从而合理安排教室资源,同时也有助于同学快速了室使用情况。

2.2 WiFi模块

前后门子系统的温湿度传感器和光电传感器负责采集教室的温湿度、人数信息,前门(后门)子系统将采集到的数据通过蓝牙4.0协议发送到后门(前门)子系统,接收到的数据将通过液晶显示器显示在门口,也可以通过WiFi发送给上位机终端和手机终端。

其中,L1为磁珠,型号为BLM15HG102SN1D,其在100 MHz时,为1 k。

因此,本文设计了一种基于最新蓝牙4.0技术的教室人数统计系统,相比于已有的人数统计系统,具有低成本、低功耗和更好的通用性能,扩展了无线传感器网络在智能手机、平板电脑等移动终端上的应用,具有很高的实用价值和参考价值。

WiFi模块选用的芯片是海凌科电子推出的低成本模块HLKRM04,该模块是基于通用串行接口的符合网络标准的

1 系统架构

主控单元以CC2540射频单片机为核心,CC2540是TI公司推出的集成了2.4 GHz射频收发器、完全兼容8051内核的无线射频单片机,它与蓝牙低功耗协议栈共同构成高性价比、低功耗的片上系统(SoC)解决方案,非常适合蓝牙低功耗应用。它也包含了丰富的硬件资源,包括21个通用I/O口、8通道12位ADC、3个通用定时器、2个串口、5通道DMA,支持SPI、USB等。

2 系统的硬件设计

2.1 处理器单元

系统主要由CC2540、液晶显示器、红外光电传感器、温湿度传感器及WiFi模块组成,分为教室前门和后门两个子系统,其中,前门蓝牙模块作为主节点(Central),而后门蓝牙模块作为从节点(Peripheral)。与后门系统相比,前门系统多了一个WiFi模块,其主要作用是为手机终端和上位机提供连接。系统组成框图如图1所示。

人数统计模块与服务器端通过WiFi模块实现数据传输,一般校园内的无线网络都使用WiFi覆盖并且会覆盖每一个教室,为了节约成本,可以合理利用现有的资源,实现每个数据统计模块与服务器之间的无线通信。

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