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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:薛志明
研究生(外文):Chih-Ming Hsueh
論文名稱:低功耗藍芽智慧標籤之應用
論文名稱(外文):AN APPLICATION OF BLUETOOTH LOW ENERGY FOR EMBEDDED DEVICES
指導教授:許超雲許超雲引用關係
指導教授(外文):Chau-Yun Hsu
口試委員:許超雲
口試委員(外文):Chau-Yun Hsu
口試日期:2014-07-31
學位類別:碩士
校院名稱:大同大學
系所名稱:通訊工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:智慧插座低功耗藍牙智慧藍牙智慧家庭
外文關鍵詞:Smart OutletSmart HomeBLEBluetooth Smart
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本篇論文提出一種使用基於低功耗藍牙技術的應用,將傳統家電產品所必須使用的插座與智慧藍牙標籤結合,開發出智慧插座產品原型。藉由藍牙訊號強度值,判斷智慧藍牙標籤是否位於訊號涵蓋的範圍內;並可經由本論文所提出的方法,使得智慧藍牙標籤具有自動開啟或關閉驅動外部插座電路的機制。
在功能驗證的階段,使用支援低功耗藍牙的智慧型手機量測與收集智慧藍牙標籤於室內測試地點的訊號強度與距離的數據資料,此資料經統計與分析方法後得此二者的關係,再比較前人的文獻研究結果,發現低功耗藍牙技術應用於室內環境時,最理想的應用情境為3公尺之內,最長的連線距離則在10公尺以內為限。
在產品原型開發與測試階段,以兩個智慧藍牙標籤分別扮演訊號發送端裝置與訊號接收端裝置。將訊號接受端的通用型輸入輸出電路設計與傳統插座電路整合為智慧藍牙插座原型。基於操作的便利性與原型裝置設備後續維護考量,智慧藍牙標籤的配對方式則採用手動配方式。透過本論文研究與開發出的智慧藍牙插座原型,將可以改善傳統家電待機耗電所造成的電力消耗以達節能省電之效果。
This thesis presents an application based on Bluetooth Low Energy technology. The traditional home appliances outlet can be transformed into a prototype of Bluetooth Smart outlet by conjunction with a Bluetooth Smart sensor tag. With Bluetooth received signal strength indicator; RSSI, to determine the receiving tag is within range of the signal coverage and the method proposed in this thesis can let the Bluetooth Smart Sensor tag has the automatic mechanism to turn on or turn off the external circuit in the outlet.
During the concept validation phase, a Bluetooth low energy RSSI measurement application equipped smart phone is used to measure and collect signal strength and distance data of the testing Bluetooth devices. Such data are statistically analyzed and compared with research data from past studies. It is found that the Bluetooth Low En-ergy technology application is most ideal within 3-meter distance in indoor scenario, with applicable distance no more than 10 meters.
In the prototype development and testing phase, two Bluetooth Smart sensor tags are used as transmitter and receiver respectively, and one of the General Purpose Input Output (GPIO) pin on the receiver is integrated with a power socket to form a Bluetooth Smart outlet prototype. The Bluetooth transmitter and receiver are manually paired to simplify the development process during this prototyping phase. The Bluetooth Smart outlet prototype developed in this study will help improve standby power consumption of traditional appliances by turning the power off completely when user is not within the proximity.
誌謝 I
摘要 II
ABSTRACT III
目錄 IV
圖次 VI
表次 VIII
第壹章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 2
第二節 研究目的與問題 3
第三節 論文架構 5
第貳章 文獻探討 7
第一節 藍牙量距於BLUETOOTH 3.0的應用系統發展 7
第二節 藍牙量距於BLUETOOTH 4.0的應用系統發展 8
第參章 低功耗藍牙通訊系統 10
第一節 系統簡介 10
第二節 低功耗特點 11
第三節 藍牙無線電波特性 12
第四節 協議層特性 13
第肆章 低功耗藍牙系統開發套件 14
第一節 WICED SENSE系統概述 14
第二節 開發環境安裝 15
第三節 程式編譯與載入 17
第四節 實作開發 18
第五節 下載韌體 21
第伍章 研究設計 23
第一節 研究架構 23
第二節 系統硬體架構- BCM20737開發板 24
第三節 系統軟體架構 26
第陸章 實驗結果與分析 29
第一節 低功耗藍牙訊號量測實驗 29
第二節 智慧插座開發原型 33
第柒章 結論與建議 36
第一節 結論 36
第二節 應用價值 36
第三節 研究限制 37
第四節 未來發展 37
參考文獻 39
附錄 A 原始程式碼 41
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[12] PROXIMITY PROFILE, Bluetooth SIG, Inc., Kirkland, WA, 2011
[13]“What are Broadcasting Power, RSSI and Measured Power ,” https://community.estimote.com/hc/en-us/articles/201636913-Broadcasting-Power-RSSI-and-Measured-Power-explained, April 28, 2015
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