【正文】 授 完 成 日 期： 20200612 I 誠(chéng)信申明 本人申明： 本人所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）《藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線通信中的應(yīng)用（智能化 家居應(yīng)用設(shè)計(jì)）》的所有材料是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫(xiě)作、完成的成果，設(shè)計(jì)（論文）中所引用他人的無(wú)論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在設(shè)計(jì)（論文）中加以說(shuō)明；有關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對(duì)我的設(shè)計(jì)（論文）的寫(xiě)作、修訂提出過(guò)并為我在設(shè)計(jì)（論文）中加以采納的意見(jiàn)、建議，均已在我的致謝辭中加以說(shuō)明并深致謝意。 本設(shè)計(jì)（論文）和資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 本人簽名： 2020年 06月 12日 藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線通信中的應(yīng)用（智能化家居應(yīng)用設(shè)計(jì)） II 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 1．設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo) （ 1）查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，認(rèn)識(shí)課題的任務(wù)、要求及背景； （ 2）掌握藍(lán)牙的基本工作原理，了解無(wú)線通信在國(guó)內(nèi)、外的發(fā)展趨勢(shì)； （ 3）按照要求完成藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線通信中應(yīng)用的研究并進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證； （ 4）查閱英文資料并進(jìn)行翻譯； （ 5）書(shū)寫(xiě)畢業(yè)論文。 3．主要參考文獻(xiàn) [1] 喻宗泉 . 藍(lán)牙技術(shù)基礎(chǔ) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [2]（美）拉帕波特 著， 周文安等譯，無(wú)線通信原理與應(yīng)用 .北京：電子工業(yè)出版社，2020. [3]（美）斯托林斯 著，何軍等譯 .無(wú)線通信與網(wǎng)絡(luò) .北京：清華大學(xué)出版社， 2020. 4．進(jìn)度安排 III 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱(chēng) 起止日期 1 檢索相關(guān)文獻(xiàn)，熟悉課題背景，任務(wù)，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 4 月 10 日 ～ 4 月 30 日 3 設(shè)計(jì)基于藍(lán)牙的無(wú)線數(shù)據(jù)接收，處理模塊，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。 5 月 20 日 ～ 6 月 05 日 5 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，進(jìn)行論文答辯。介紹了基于藍(lán)牙模塊的智能家 居系統(tǒng)的構(gòu)成方案，給出了數(shù)據(jù)傳輸及藍(lán)牙技術(shù)在信息家電系統(tǒng)中的應(yīng)用方法．實(shí)現(xiàn)了家用設(shè)備控制自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化，水表、電表和煤氣表的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄送以及家庭通訊與網(wǎng)絡(luò)功能，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和先進(jìn)性。人們對(duì)工作、生活等環(huán)境的要求也越來(lái)越高．隨著信息技術(shù)飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)不斷發(fā)展和融合給住宅小區(qū)和家庭智能化提供了現(xiàn)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。目前家庭環(huán)境中 應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)主要有 HomeRF， 802． 1lg， WiFi以及無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)構(gòu)建家庭局域網(wǎng)。 由于有線通信接線過(guò)多、方式復(fù)雜，線路存在的隱患較多，而且綜合度、智能度不高，因而無(wú)線藍(lán)牙通信是近年來(lái)各通信行業(yè)所研究的重點(diǎn)。藍(lán)牙使用 2． 4 GHz ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療 )全球通自由波段，最高數(shù)據(jù)傳輸速率 1Mb/s，傳輸距離為 10m，在增加發(fā)射功率的情況下可達(dá)到 100m。藍(lán)牙模塊在通信、電子、家庭無(wú)線網(wǎng)和個(gè)人信息網(wǎng)等方面都有著較多的應(yīng)用．隨著無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，產(chǎn)品規(guī)模的不斷擴(kuò)大、技術(shù)的日益成熟和價(jià)格的下降，藍(lán)牙技術(shù)逐漸應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域和家庭中．由于無(wú)線藍(lán)牙通信媒介特殊性和優(yōu)勢(shì)，它可以很好地靈活地應(yīng)用于智能家居信息網(wǎng)絡(luò)．在智能家居系統(tǒng) 中的家電設(shè)備可以利用電話線或Inter對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控；用戶或維修單位可以通過(guò)電話或 Inter登錄到家庭網(wǎng)點(diǎn)，并發(fā)出相應(yīng)的運(yùn)行或檢測(cè)命令，該命令被網(wǎng)關(guān)接到后，通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙發(fā)送模塊發(fā)送到無(wú)線藍(lán)牙接收模塊上．由于無(wú)線藍(lán)牙通信技術(shù)可以有效地抑制干擾的噪聲，在速度、抗干擾性、可靠性等方面具有較大優(yōu)勢(shì)．因此采用無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能住宅的水電費(fèi)管理、通訊和安全保衛(wèi)等系統(tǒng)的構(gòu)造，具有廣泛的應(yīng)用空間。 藍(lán)牙技術(shù)的簡(jiǎn)介及其在無(wú)線通信中的現(xiàn)狀及發(fā)展 1． 藍(lán)牙的起源 藍(lán)牙技術(shù)基本上是一個(gè)無(wú)線傳輸?shù)募夹g(shù)，不需要透過(guò)實(shí)際線路。另外可傳輸?shù)难b置不限于手機(jī)．只要裝配有藍(lán)牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍(lán)牙傳輸。 1998年 5月，愛(ài)立信、 IBM、 Intel、諾基亞、東芝等 5家公司開(kāi)始進(jìn)行近距離無(wú)線通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)。這也就是藍(lán)牙技術(shù)的由來(lái)和特點(diǎn)。主叫方可同時(shí)與 7臺(tái)受取方通信。 Pico內(nèi)的受取方可以同時(shí)作為兩個(gè)以上Pico的受取方。遵從這一規(guī)格的移動(dòng)電話和筆記本電腦將于 1999年底或 2020年初上市。 為了使藍(lán)牙得到普及，使用藍(lán)牙技術(shù)的廠家關(guān)心兩個(gè)問(wèn)題，一是使收發(fā)設(shè)備低價(jià)格化，二是國(guó)家對(duì)可利用頻率帶寬的規(guī)定。 由于采用了低的數(shù)據(jù)傳輸速度和傳輸距離， 因此藍(lán)牙相應(yīng)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)低價(jià)格化、低耗電化。關(guān)于頻率帶寬的規(guī)定，各國(guó)政府也在積極進(jìn)行放寬對(duì) 。它可以用來(lái)在較短距離內(nèi)取代目前多種線纜連接方案，穿透墻壁等障礙，通過(guò)統(tǒng)一的短距離無(wú)線鏈路，在各種數(shù)字設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)靈活、安全、低成本、小功耗的話音和數(shù)據(jù)通信。整個(gè)藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)可分為 4層，即核心協(xié)議層、線纜替代協(xié)議層、電話控制協(xié)議層和采納的其它協(xié)議層。 藍(lán)牙系統(tǒng)一般由天線單元、鏈路控制（固件）單元、鏈路管理（軟件）單元和藍(lán)牙軟件（協(xié)議棧）單元四個(gè)功能單元組成 ： 天線單元 、 鏈路控制（硬件）單元 、 鏈路管理（軟件）單元 、 軟 件（協(xié)議棧）單元 。一旦找到，相互之間便開(kāi)始通信?，F(xiàn)在已有多種將基帶 ASIC電路和射頻 ASIC電路做成一個(gè)電路模塊的方案，預(yù)計(jì)很快將會(huì)進(jìn)入批量生產(chǎn)的階段。 藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開(kāi)放性全球規(guī)范，它是低成本、短距離的無(wú)線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)傳輸 (wirelessPersonal Area Network)應(yīng)用，其主要目標(biāo)是提供一個(gè)全世界通行的無(wú)限傳輸環(huán)境，通過(guò)無(wú)線電波來(lái)實(shí)現(xiàn)所有移動(dòng)設(shè)備之間的信息傳輸服務(wù)。 具體地說(shuō)，藍(lán)牙的目標(biāo)是提供一種通用的無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)，用微波取代傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中錯(cuò)綜復(fù)雜的電纜，在藍(lán)牙設(shè)備間實(shí)現(xiàn)方便快捷、靈活安全、低成本低功耗的數(shù)據(jù)和話音通信。 藍(lán)牙技術(shù)不但傳輸量每秒鐘可 1 MB，同時(shí)可以設(shè)定加密保護(hù)，每分鐘變換頻率一千六百次，因 而很難 被接 收，也不受電磁波干擾。這就是藍(lán)牙科技在傳輸方面藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線通信中的應(yīng)用（智能化家居應(yīng)用設(shè)計(jì)） 4 的好處，它能夠允許兩個(gè)裝置，在不排成一直線的狀態(tài)下，還能夠以無(wú)線的方式傳送數(shù)據(jù)。藍(lán)牙傳輸甚至無(wú)視干墻壁、 IZl袋或公事包的存在而可以順利進(jìn)行。 藍(lán)牙無(wú)線裝置最終的目的是在整合一個(gè)通行于全世界的短距離無(wú)線電聯(lián)結(jié)，其應(yīng)用范圍橫跨了通信、計(jì)算機(jī)周邊、 信息家電、消費(fèi)電子、網(wǎng)絡(luò)、汽車(chē)等不同的領(lǐng)域。 關(guān)于藍(lán)牙技術(shù)，它當(dāng)然有它顯著的優(yōu)勢(shì)： （ 1） 全球可用 Bluetooth無(wú)線技術(shù)規(guī)格供我們?nèi)虻某蓡T公司免費(fèi)使用。 Bluetooth技術(shù)在 GHz波段運(yùn)行，該波段是一種無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證的工業(yè)、科技、醫(yī)學(xué) (ISM)無(wú)線電波段。但您必須向手機(jī)提供商注冊(cè)使用 GSM或 CDMA，除了設(shè)備費(fèi)用外，您不需要為使用 Bluetooth技術(shù)再支付任何費(fèi)用。低功耗，小體積以及低成本的芯片解決方案使得 Bluetooth技術(shù)甚至可以應(yīng)用于極微小的設(shè) 備中。 （ 3） 易于使用 Bluetooth 技術(shù)是一項(xiàng)即時(shí)技術(shù)，它不要求固定的基礎(chǔ)設(shè)施，且易于安裝和設(shè)置。新用戶使用亦不費(fèi)力 ， 您只需擁有 Bluetooth品牌產(chǎn)品，檢查可用的配置文件，將其連接至使用同一配置文件的另一 Bluetooth設(shè)備即可。外出時(shí)，您可以隨身帶上您的個(gè)人局域網(wǎng) (PAN)，甚至可以與其它網(wǎng)絡(luò)連接。全球范圍內(nèi)的資格認(rèn)證程序可以測(cè)試成員的產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，市場(chǎng)上 Bluetooth 產(chǎn)品的數(shù)量也成倍的迅速增長(zhǎng)。 從藍(lán)牙創(chuàng)立至今以來(lái)有許多技術(shù)版本： ① 截止 2020年 4月，藍(lán)牙共有五個(gè)版本 。 ③ 版本的區(qū)別 為最早期版本，傳輸率約在 748～ 810kb/s，因是早期設(shè)計(jì)，容易受到同頻率之產(chǎn)品所干擾下影響通訊質(zhì)量。 ④ 通訊距離版本 Class A是用在大功率 /遠(yuǎn)距離的藍(lán)牙產(chǎn)品上，但因成本高和耗電量大，不適合作個(gè)人通訊產(chǎn)品之用 (手機(jī) /藍(lán)牙耳機(jī) /藍(lán)牙 Dongle等等 )，故多用在部份商業(yè)特殊用途上，通訊距離大約在 80～ 100M距離之間。 ⑤ 無(wú)論 ，本身基本是可以支持 Stereo音效的傳輸要求，但只能夠作（單工）方式工作，加上音帶頻率響應(yīng)不 太足夠，并未算是最好之 Stereo傳輸工具。即一面作語(yǔ)音通訊，同時(shí)亦可以傳輸檔案 /高質(zhì)素圖片，臺(tái)灣有部份藍(lán)牙 Dongle已經(jīng)有在市面發(fā)售，但在手機(jī)內(nèi)有支持藍(lán)牙 。故藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線通信中的應(yīng)用（智能化家居應(yīng)用設(shè)計(jì)） 6 相信最快也要到今年 9～ 11月底才成氣候 ， Stereo運(yùn)作。 ⑧ 2020年 4月 21日，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟 (Bluetooth SIG)正式頒布了新一代標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范Bluetooth Core Specification Version High Speed(藍(lán)牙核心規(guī)范 高速 )。在這些廠商中 Jabra Hi—Tech早就進(jìn)入了中國(guó)市場(chǎng)，大家應(yīng)該都比較熟悉，這兩家廠商的產(chǎn)品也主要以藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙音箱等免提音頻設(shè)備為主。雖然這個(gè)品牌我們之前聽(tīng)到的可能并不多，但是他們的產(chǎn)品可能我們的一些消費(fèi)者已經(jīng)非常熟悉。如今 OMIZ這位我們最熟悉的陌生人即將要以自己的品牌進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，無(wú)疑是給中國(guó)藍(lán)牙產(chǎn)品的市場(chǎng)注入了新的活力。 藍(lán)牙，對(duì)于手機(jī)乃至整個(gè) IT業(yè)而言已經(jīng)不僅僅是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的技術(shù)，而是一種概念。拋開(kāi)傳統(tǒng)連線的束縛，徹底地享受無(wú)拘無(wú)束的樂(lè)趣，藍(lán)牙給予我們的承諾足以讓人精神振奮。新的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn) 2． 0版擬支持 高速 10Mbit／ s以上速率，以適應(yīng)未來(lái)愈來(lái)愈多寬帶多媒體業(yè)務(wù)需求。但其還存在一些問(wèn)題，如： 7 降低成本；要安全、穩(wěn)定、可靠地進(jìn)行工作等。列舉其中的一些新應(yīng)用如下： （ 1）開(kāi)拓?zé)o線連接的新用途：現(xiàn)在許多手表廠家、游戲廠家都加入了藍(lán)牙 SIG，表明了他們都要采用藍(lán)牙技術(shù)。 1999年 5月，在東京舉行的 ―99商品展覽會(huì) ‖上，廠家展出了 WCDMA移動(dòng)電話的各種型號(hào)樣機(jī)，其中許多型號(hào)的接收部分同手持部分相互分開(kāi)，人們猜想這也許就是要用于使用藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線通信。大廠家的加入，將使移動(dòng)電話采用的 LSI實(shí)現(xiàn)通用化和單芯片化；加快藍(lán)牙普及的一個(gè)重要因素是現(xiàn)在已有的紅外通信技術(shù)IrDA(紅外數(shù)據(jù)聯(lián)盟 )，藍(lán) 牙無(wú)疑要盡量沿用 IrDA的軟件資源：藍(lán)牙 SIG已經(jīng)發(fā)表了采用 IrDA的對(duì)象交換協(xié)議 (OBEX)?，F(xiàn)在業(yè)界正在討論藍(lán)牙同 IrDA上層協(xié)議通用化的問(wèn)題。此外，在藍(lán)牙的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層 RFComm也可以使用 IrDA的用以轉(zhuǎn)送圖像文檔的協(xié)議 IrTranP。數(shù)碼相機(jī)中的圖像經(jīng)由公共移動(dòng)電話網(wǎng)送到移動(dòng)電話上，再通過(guò) IrDA在筆記本式機(jī)的屏幕上顯示出來(lái)，整個(gè)過(guò)程用了 40秒，主要時(shí)間是用在公共移動(dòng)電話網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 2）藍(lán)牙發(fā)展趨勢(shì)可以概括以下幾點(diǎn)：第一，小型企業(yè)吸引資金，投資者尋找有藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線通信中的應(yīng)用（智能化家居應(yīng)用設(shè)計(jì)） 8 發(fā)展前途的小型企業(yè)，目的是共同在技術(shù)上找到突破點(diǎn)，使價(jià)格降下來(lái)。第三，對(duì)國(guó)內(nèi)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵的是要找到開(kāi)發(fā)應(yīng)用的目標(biāo)，有針對(duì)地開(kāi)發(fā)出創(chuàng)新的應(yīng)用產(chǎn)品，避免與國(guó)外企業(yè)的沖突。第五，從技術(shù)上講，藍(lán)牙要向單芯片方向發(fā)展，目前已經(jīng)有所突破。 我國(guó)的產(chǎn)業(yè)界和有識(shí)之士應(yīng)當(dāng)在藍(lán)牙發(fā)展中勇當(dāng)先鋒，敢于創(chuàng)新，因?yàn)槲覀兘?jīng)過(guò)多年的經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定地增長(zhǎng)，有了相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)和人才基礎(chǔ)，應(yīng)該在藍(lán)牙的發(fā)展中有所作為。隨著信息技術(shù)飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)不斷發(fā)展和融合給住宅小區(qū)和家庭智能化提供了現(xiàn)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。 由于有線通信接 線過(guò)多、方式復(fù)雜，線路存在的隱患較多，而且綜合度、智能度不高，因而無(wú)線藍(lán)牙通信是近年來(lái)各通信行業(yè)所研究的重點(diǎn)。隨著無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，產(chǎn)品規(guī)模的不斷擴(kuò)大、技術(shù)的 13益成熟和價(jià)格的下降，藍(lán)牙技術(shù)逐漸應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域和家庭中。在智能家居系統(tǒng)中的家電設(shè)備可以利用電話線或 Inter對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控；用戶或維修單位可以通過(guò)電話或 Inter登錄到家庭網(wǎng)點(diǎn)，并發(fā)出 相應(yīng)的運(yùn)行或檢測(cè)命令，該命令被網(wǎng)關(guān)接到后，通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙發(fā)送模塊發(fā)送到無(wú)線藍(lán)牙接受模塊上。因此采用無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能住宅的水電費(fèi)管理、通訊和安 9 全保衛(wèi)等系統(tǒng)的構(gòu)造，具有廣泛的應(yīng)用空間。 藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線通信中的應(yīng)用（智能化家居應(yīng)用設(shè)計(jì)） 10 2 總體方案設(shè)計(jì) 需求分析 隨著電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)家庭信息化、網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)今智能家居系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢(shì)。隨之而來(lái)，智能家居系統(tǒng)也在逐漸成為一個(gè)新興的研究領(lǐng)域。 項(xiàng)目背景 目前，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要可分為 irda 紅外線技術(shù)、 協(xié)議技術(shù)、 home rf協(xié)議和藍(lán)牙技術(shù)。 home rf 抗干擾性和安全性也不及藍(lán)牙且其 無(wú)法用芯片或模塊實(shí)現(xiàn)，成本比藍(lán)牙高。 設(shè)計(jì)依據(jù) 藍(lán)牙技術(shù)是由藍(lán)牙 sig(special interest group)聯(lián)合制定的近距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其目的是實(shí)現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸速率 1mb/s(有效數(shù)據(jù)傳輸速率是 721kb/s)、最大傳 輸距離為 10 米的無(wú)線通信。 藍(lán)牙技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：工作于 的 ISM 頻