摘 要

当今世界，手机线下销售依然是通信企业的一个重要营销策略。手机卖场是手机线下销售的典型渠道，对于手机卖场中各款手机型号对客户吸引力的分析，能在一定程度上指导手机卖场的销售策略^[1]。而客户拿起手机观摩体验便是手机型号对客户吸引力的反映。

本课题将围绕柜台手机移动的检测和传输展开，在对物体移动的检测现状和短距离通讯技术的发展现状进行研究的基础上，针对客户需求对系统进行整体设计和初步分析。通过对比WiFi、蓝牙、NFC、红外通信技术和ZigBee技术的功耗等应用特点，最终选定ZigBee通信。设计了一个柜台手机移动检测系统，包括移动标签和基站，移动标签粘附于卖场中各个手机背部，当手机被拿起，标签通过ZigBee发送相关数据信息至基站。

移动标签采用电池供电，为尽可能延长电池使用时间，本设计在设计过程中需严格考虑功耗问题，基于此，传感器MPU6500和微处理器CC2530都要具有休眠功能。移动标签的相关数据通过ZigBee发送至基站，基站内部由2块CC2530芯片组成，接收芯片接收移动标签通过RF发送来的数据包，该芯片通过UART0串口将数据发送至发送芯片，发送芯片通过RF发送应答至标签，同时发送芯片通过UART1将数据包发送到香橙派。

最后对研究过程中的问题进行总结，并对后续研究的注意问题进行了讨论。

关键词：移动检测；标签；ZigBee；串口

Abstract

In today's world, mobile phone offline sales is still an important marketing strategy of communication enterprises.Mobile phone stores are a typical channel for offline sales of mobile phones. The analysis of the attractiveness of various mobile phone models in mobile phone stores to customers can guide the sales strategies of mobile phone stores to some extent [1].And customers pick up the mobile phone experience is a reflection of the attractiveness of the phone model to customers.

This topic will focus on the detection and transmission of counter mobile phone. On the basis of the research on the detection status of object movement and the development status of short distance communication technology, the overall design and preliminary analysis of the system will be carried out according to customer needs.By comparing WiFi, bluetooth, NFC, infrared communication technology and ZigBee technology, ZigBee communication was finally selected.Designed a counter mobile phone movement detection system, including mobile tag and base station. The mobile tag is attached to the back of each mobile phone in the store. When the mobile phone is picked up, the tag sends relevant data information to the base station through ZigBee.

The mobile tag is powered by battery. In order to extend the battery life as far as possible, the design should strictly consider the power consumption during the design process. Based on this, both the sensor MPU6500 and the microprocessor CC2530 should have sleep function.The relevant data of the mobile tag is first sent to the base station through ZigBee, and the base station is composed of 2 CC2530 chips. One chip receives the packet sent by RF of the mobile tag, and the chip sends the data to another chip through UART0 serial port, and then sends the data to the orange pie through UART1.

Finally, the problems in the research process are summarized and the attention problems in the follow-up research are discussed.

Keywords: Motion detection;The label;ZigBee;A serial port

目录

摘要 i

Abstract ii

目录 1

第1章 绪论 3

1.1研究背景 3

1.1研究目的与意义 3

1.2研究现状分析 3

1.2.1物品移动检测方式的现状分析 3

1.2.2 短距离通讯现状分析 4

1.3主要研究内容及章节安排 4

第2章 物品移动检测系统总体方案 6

2.1需求分析 6

2.2 总体方案 7

2.2.1短距离通讯方式的选择 7

2.2.2 ZigBee技术介绍 8

2.3 检测终端整体设计 11

2.3.1传感器选型 11

2.3.2主芯片选型 12

2.3.3 检测终端总体设计 14

2.4 基站整体设计 15

2.5 本章小结 16

第3章 物品移动检测系统硬件设计 17

3.1检测终端硬件设计 17

3.1.1 CC2530主电路 17

3.1.2 MPU6500数据总线电路 20

3.2基站硬件设计 21

3.3 本章小结 22

第4章 数据采集程序设计 23

4.1 移动传感器数据采集程序设计 23

4.1.1 模拟I²C总线通讯设计 23

4.1.2 传感器MPU6500基本读写程序设计 24

4.1.3传感器MPU6500寄存器基本操作程序设计 25

4.1.4传感器MPU6500综合功能程序设计 26

4.2 电池电压检测程序设计 31

4.3 CC2530微处理器休眠及唤醒程序设计 31

4.4 本章小结 32

第5章 基站及通信程序设计 33

5.1无线通讯需求分析 33

5.2 改进的BasicRF通信设计 33

5.2.1 BasicRF协议 33

5.2.2 过滤器设置的改进 34

5.2.3 获取短地址的改进 34

5.3 串口通信设计 36

5.4 基站程序设计 36

5.5 本章小结 38

第6章 物品移动检测系统测试 39

6.1移动标签终端功能测试 39

6.2通讯功能测试 39

第7章 总结与展望 42

7.1论文与工作总结 42

7.2课题展望 42

参考文献 44

附录A标签系统关键代码 45

附A1 标签终端部分代码（节选） 45

附A2 基站部分代码（节选） 48

附录B标签系统实物图 51

致谢 52

第1章 绪论

1.1研究背景

通信市场进入飞速发展阶段，手机在运营商吸引客户方面扮演了重要角色。当前，仅中国联通的手机销售便有80%来源于手机卖场。中国电信也在极力将手机的销售渠道 社会卖场化，手机卖场俨然成了手机商抢夺用户的主要战场。故而，对客户走进手机卖场后的行为进行分析对手机商具有重大意义。

在当今互联网的时代，用户可通过多种形式获取手机的信息，一般到卖场前，绝大多数用户已经做了一点功课。用户进入手机卖场的目的是真切把玩手机，以此来获得手机材质、外型、手感的直观感受。客户在卖场中的普遍行为模式是，喜欢在走动的时候随意把玩手机真机，感受其手感、外型和材质等。

1.1研究目的与意义

通过卖场销售通信产品是通信企业重要的营销方式之一^[2]。分析产品对用户的吸引力无论对于手机厂商还是运营商都非常有意义。用户在卖场拿起手机观摩体验反映了用户对产品感兴趣或者说产品对用户具有吸引力。

本毕业设计课题利用外置于手机上的运动传感器检测手机是否被用户拿起，并通过Zigbee通信将感知的数据传送至后台供分析之用。

因而，通过基于ZigBee的移动标签系统不仅能够采集手机的移动数据，而且可以将数据进行传输，集中至后台进行分析。对厅店终端的上柜管理，以及终端体验数据的收集统计都具有重大意义。通过该系统能够分析不同品牌、型号、颜色的终端在不同地区、厅级等维度的体验情况，并以此为依据为厅店展陈和销售提供数据支撑，实现提升销售转化率和销量的目的。

1.2研究现状分析

1.2.1物品移动检测方式的现状分析

物品移动检测的方式大致分为三种，一种是主动感知，例如将各类传感器安装于待测物体上；一种是被动感知，例如以红外线、微波、超声波为介质，通过介质感受物体运动；最后一种是混合关联型感知，通过电子标签和RFID技术获得物体运动情况。

物品移动检测早期是以红外线、微波、超声波为介质来检测物体运动。上世纪五十年代，运动传感器开始在一些军用领域盛行，其中MEMS传感器从上世纪九十年代用于车载和电子产品开始，至今已被广泛应用于各个领域的物品运动检测。

进入21世纪以来，在相关政策和国际趋势的影响下，MEMS传感器发展迅速，新技术的引入使MEMS传感器技术呈现出更加精确化和智能化的特点^[3]。MEMS传感器一直是各国研究的热点，在引起各国研究机构高度重视的同时,欧美和日本等国家也表现出了领先优势^[4]。国内相关的高校和研究机构也已着手MEMS技术的研究,但在灵敏度、新技术能力及可靠性提升方面与国外相比还存在一定的距离。许多MEMS传感器还不具备批量生产的能力，有待于提高和完善^[5]。

1.2.2 短距离通讯现状分析

在移动标签系统中，需要由基站采集各个终端的数据信息，无线通讯具有很强的自由度，同时还具有高度的灵活性，因此，能增加移动标签系统的可移动性和简洁性。目前，移动标签系统中使用较多的近距离无线通讯技术有：蓝牙、WiFi、ZigBee等^[6]。

爱立信在1994年开始研究一种可以使手机与其他设备无线通讯的技术，4年后，各大公司一同推出了蓝牙技术，用于通讯和设备连接^[7]。蓝牙的有效范围大约10米，在此范围内的相关设备可以互相通讯或者接入互联网。蓝牙无线系统具有小巧、轻薄、成本低、功耗小和抗干扰能力强的特点，普及速度令人吃惊^[8]。当下手机市场依然强劲，更加带动了蓝牙市场的持续增长。

WiFi技术问世距今10余年。起初，WiFi技术的主要作用是作为无线连接计算机和互联网，如今，在许多行业WiFi已经是一项及其重要的通信工具^[9]。在物联网大力发展的今天，WiFi凭借其低成本、灵活、可靠、低功耗等优势在物联网产业中发挥着重要作用。

国内ZigBee研究起步较晚，但随着无线技术的发展，许多高校和研究机构已开始对无线组网、无线技术的应用进行研究^[10]。特别是与我们的日常生活密切相关的无线网络技术的研究和应用,如中国科学院宁波分公司在专攻无线技术的研究，浙江大学、山东大学、清华大学等国内高校也在开展ZigBee网络和应用研究^[11]。

国外对ZigBee技术的研究起步较早，也较为成熟^[12]。ZigBee联盟成立于2002年8月，为了促进ZigBee技术的发展，Chaddrcon等公司共同建立了ZigBee联盟，目前已经吸引了数以百计的芯片公司，无线节点公司和开发者加入，包括许多IC设计、通信节点等供应商，现在联盟已拥有超过150名成员^[13]。此外，许多制造商已经将ZigBee整合到他们的产品中。

1.3主要研究内容及章节安排

本课题以柜台手机运动检测为目标，围绕ZigBee传输和低功耗展开。论文的主要工作有：

(1) 基于微处理器CC2530和传感器MPU6500设计开发手机运动检测标签，实现运动数据的读取。

(2) 围绕低功耗，实现传感器和微处理器的休眠和运动唤醒功能。

(3) 设计ZigBee通信程序，实现与数据收集基站通信联调。

论文章节安排如下：

第1章 绪论，概述了本论文的研究背景和研究意义，以及手机运动检测方式和短距离通信技术的应用现状。

第2章 柜台手机移动检测系统总体方案，通过对客户需求的分析，确定了总体方案的结构，再分别对终端和基站进行芯片选型和总体设计。

第3章 柜台手机移动检测系统硬件设计，对检测终端和基站的电路进行设计。

第4章 数据采集程序设计，按照对象的不同，分别对传感器的数据采集、电池电压的检测和CC2530的休眠唤醒程序进行设计，其中传感器数据的采集按照程序搭建过程，由低到高分别介绍了模拟I²C总线、MPU6500的基本功能实现和综合功能程序的设计。

第5章 基站及通信程序设计，介绍了本课题ZigBee和串口通信的实现以及基站的程序设计。

第6章 柜台手机移动检测系统测试，包括终端功能测试和通讯功能测试。

第7章 总结与展望，对本课题进行总结，对后续研究进行展望。

第2章 手机移动检测系统总体方案

系统的总体设计是围绕需求展开的，基于客户需求，首先对通讯技术进行选型，在此基础上进行总体设计。

2.1需求分析

本设计基于某电信公司的设计要求而来，其具体要求主要包含设计标签设备检测柜台手机是否被用户拿起，并能够将感知的数据传送至后台供分析之用。

设备硬件的规格要求具体为：工作距离应大于半径30米；广播周期为0.1s到30s之间；低功耗，使用时长可达6个月以上；采用纽扣电池或者锂电池供电，支持更换电池；形状为圆形，直径不大于60mm。

标签可上报相关数据，其数据类型及参数说明如表2.1所示。

表2.1 数据参数说明

基于以上需求，初步设计该系统由终端模块和基站组成，终端模块包含传感器和主芯片，传感器采集角速度和加速度，表格中的其他数据信息由终端模块的主芯片发出或到达基站后获取，该系统总体结构如图2.1所示。其中终端模块分别粘贴于柜台各个手机的背面，每个卖场中有一台基站，服务器视实际需求进行配备。

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