1、基于 STC15F104E 单片机的室内定位装置设计 程瑞龙 苏州健雄职业技术学院电气工程学院 摘 要： 本文阐述了一种以 STC15F104E 单片机为核心控制器的室内定位装置的设计, 系统由 STC15F104E 单片机最小系统、稳压电源模块、存储器模块、LED 小灯驱动电路以及光接收器模块和上位机软件构成。给使用场地的不同位置的灯具体定位, 每个灯设定一个地址码。利用正常使用的灯发送对应的地址码, 通过光接收器接收并识别相应的地址码, 就使得该设备具有室内导航的功能, 并且软件可以上传消费者的消费类型, 进行大数据分析, 定位消费者的消费喜好等。关键词： STC15F104E; 室内定位
2、; 光接收器; 作者简介：程瑞龙, 男, 1982 年出生, 江苏省昆山市人, 硕士研究生, 讲师, 研究方向:电气自动化。1 引言随着生活水平的提高, 无线通信技术和全球定位系统让人们越来越依赖, 尤其是普通人在朋友之间找约定地点的时候, 十分的常见。在很多场合中 GPS 系统是没有办法进行定位的, 无法找到准确的地点, 针对此问题本文介绍了一种能够在大型商场实现精准定位的方案。利用可见光通信技术 (VLC) 查询相应 LED的地址码。VLC 是指利用可见光波段的光作为信息载体, 在不使用有线信道的介质中传输, 而只在水、空气等条件下可以直接传输信号的一种通信方式。采集到用户相应的信息后,
3、通过后台软件可以进行消费者在商场中相关数据整理, 可以非常好地反应出顾客对那些商店的喜好程度, 进行更加贴切消费者的大型商场门店的设计。2 概述LED 作为 21 世纪新的半导体光源, 是名副其实的节能、环保绿色照明产品;LED拥有基础的宽频谱资源、高速带宽的可见光通信技术优势, 以及基于广泛分布的可见光室内定位技术、新兴的应用场景和服务内容将成为未来五年最热门的应用技术, 拥有广阔的市场应用空间和超千亿的市场规模。在很多场合中都有很多 LED 灯用来照明。如果使每个 LED 灯驱动脉冲带有自己的地址码, 且能够读取到相应的 LED 的地址码, 那么就能确定所在场合的具体位置。当人手机上装上接
4、受设备之后, 就可以显示出我们现在所在房间的地址, 让朋友轻松地使用导航功能找到对方。并且软件可以进行上传消费者在商场某一家店的客流量到服务器。获得这个数据之后, 可以非常好地反应出顾客对那些商店的喜好程度, 进行更加贴切消费者的大型商场门店的设计。更利于对消费者感兴趣的商品进行更新, 避免了不必要的成本付出。3 系统结构本系统控制装置由 STC15F104E 单片机最小系统、稳压电源模块、存储器模块、LED 小灯驱动电路以及光接收器模块和上位机软件构成。利用光接收器模块, 接收到地址信息之后, 通过电流放大和比较器对相应地址码进行分析, 调用后台存储数据进行比较, 可以确定出我们现在所感应到
5、 LED 的具体位置, 也就是用户所在的具体位置1。光接收模块系统框图如图 1 所示。通过软件可以上传相应的数据到服务器, 在大数据的背景下更利于分析使用者的喜好。LED 驱动模块结构框图如图 2 所示。图 1 光接收器模块结构框图 下载原图图 2 LED 驱动模块结构框图 下载原图4 硬件部分在室内定位系统中, STC15F104E 单片机是整个 LED 驱动模块的核心。室内定位装置的性能取决于系统所选取的单片机和光感器件的灵敏度和稳定性2, STC15F104E 单片机是一款高加密型、低功耗、内部集成 AD 转换功能、支持在线编程、有较好抗干扰能力、内部看门狗等功能;支持精简指令结构, 使
6、得运行速度快;与普通的 51 单片机兼容并支持 C 语言开发3。硬件部分由单片机 I/O通过 LM393 电流放大控制 NU511 恒流芯片驱动 LED 实现。详细电路如图 3 硬件原理图所示。接收器部分主要由感光模块以及电流放大器和比较器组成, 其工作原理是利用 PIN 结二极管吸收光辐射而产生光电流。具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。图 3 系统硬件原理图 下载原图5 软件部分系统中, 每个 LED 都带有一个唯一的地址码, 并将地址码信息以一定的数据格式生成为一帧数据, 并进行编码调制, 每个 LED 地址码数据在 LED 驱动模块中都可以通过可见光通信技术传送相应的数据, 通过
7、客户端接收器接收到 LED 编码信号后, 由信号处理模块进行信号处理, 对接收到的信号进行判断识别 LED地址码, 调用系统存储在 DS2401 中的 LED 地址编码表, 后台软件通过比较读取的识别码与 LED 地址编码表, 来确定出我们现在所感应到 LED 的具体位置, 也就是用户所在的具体位置。并将所在的位置编码在软件上显示出来并上传相关数据给后台服务器, 用于大数据背景下对用户的数据收集和分析。6 结束语本室内定位装置由 LED 控制器和光接收器两个部分组成, 用户携带本光接收器模块, 直接插在手机的耳机孔上就可以进行通信。在调试的过程中, 发现开始光接收器工作不稳定, 检查发现驱动 LED 电路的发射频率有问题;在调试初期采用了内部 EEPROM 来存储相关数据, 经过大量测试发现, 数据不稳定, 在工作过程中会出现 EEPROM 丢数据的现象, 后改加 DS2401 存储数据解决问题。参考文献1武昌俊.自动检测技术及应用M.机械工业出版社 2015. 2丁向荣.STC 系列增强型 8051 单片机原理与应用M.电子工业出版社, 2010. 3李群芳等.单片微型计算机与接口技术M.电子工业出版社, 2010.
