孫先友+段靖鋮+徐陽(yáng)翰+麻艷

摘 要：針對(duì)“驢友”人數(shù)多、集散性差且個(gè)人素質(zhì)參差不齊等特點(diǎn)與地理環(huán)境的復(fù)雜性，文中設(shè)計(jì)了驢友集散管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STM32最小系統(tǒng)為主控器，通過(guò)ZigBee建立通信網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信、一鍵點(diǎn)到、發(fā)布通知、隊(duì)員心率監(jiān)測(cè)、GPS搜救功能，具有良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：STM32；ZigBee

0 引 言

從98年年初開(kāi)始，戶(hù)外自助游在中國(guó)已經(jīng)成為一種風(fēng)尚。我們將這些結(jié)伴出行的人稱(chēng)之為“驢友”。“驢友”通常組隊(duì)出行，具有人數(shù)多、集散性差且個(gè)人素質(zhì)參差不齊等特點(diǎn)?？紤]到地理環(huán)境的復(fù)雜性，帶領(lǐng)這樣一個(gè)群體在戶(hù)外活動(dòng)，怎樣高效、準(zhǔn)確的管理好這個(gè)團(tuán)隊(duì)是一個(gè)迫切、有價(jià)值的研究方向。于是我們針對(duì)戶(hù)外旅行的人群，為他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)用于方便團(tuán)隊(duì)管理的系統(tǒng)。由于“驢友”們涉足的經(jīng)常是無(wú)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)信號(hào)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，為了戶(hù)外旅行更加便捷，更加安全，我們利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決面臨的難題。

以STM32最小系統(tǒng)為主控器，使用ZigBee建立通信網(wǎng)絡(luò)，解決了遠(yuǎn)距離通信難題，并在這一基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一鍵點(diǎn)到、發(fā)布通知、隊(duì)員心率監(jiān)測(cè)、GPS搜救四項(xiàng)功能。我們的作品方便領(lǐng)隊(duì)對(duì)成員進(jìn)行了解并管理，不但解決了清理人數(shù)帶來(lái)的麻煩，還可隨時(shí)掌握成員的身體狀況，防止意外事故發(fā)生。產(chǎn)品實(shí)物與界面如圖1所示。

1 工作原理

通過(guò)在網(wǎng)上及圖書(shū)館查詢(xún)相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的資料，并對(duì)目前存在的戶(hù)外自助游管理系統(tǒng)進(jìn)行分析，我們初步設(shè)計(jì)了圖2所示的（單人）系統(tǒng)功能框圖，（單人）系統(tǒng)每個(gè)模塊的具體功能見(jiàn)表1所列。

1.1 數(shù)據(jù)流通設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)流通簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)手機(jī)與穿戴設(shè)備的數(shù)據(jù)交互，每個(gè)隊(duì)員穿戴設(shè)備間的數(shù)據(jù)交互均通過(guò)ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)。以領(lǐng)隊(duì)發(fā)送命令給各隊(duì)員為例，具體的數(shù)據(jù)流通過(guò)程如圖3所示。領(lǐng)隊(duì)的命令由手機(jī)App發(fā)出，經(jīng)藍(lán)牙模塊傳給STM32芯片，STM32芯片將數(shù)據(jù)經(jīng)ZigBee模塊發(fā)送給每個(gè)隊(duì)員，每個(gè)隊(duì)員通過(guò)自己ZigBee模塊接收的數(shù)據(jù)由STM32芯片暫存，并經(jīng)藍(lán)牙模塊傳送至隊(duì)員手機(jī)App顯示。

1.2 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件部分主要包括心率測(cè)量傳感器、藍(lán)牙模塊、ZigBee模塊、STM32最小系統(tǒng)等。我們?cè)O(shè)計(jì)把硬件集成在一起做成可穿戴設(shè)備。為了把硬件的體積和重量做的盡可能小，我們將所有模塊與STM32最小系統(tǒng)板的連線都通過(guò)Altium Designer軟件統(tǒng)一布線，做成雙層PCB板?？纱┐髟O(shè)備的PCB圖和實(shí)物圖如圖4所示。

1.3 軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1.3.1 下位機(jī)軟件的實(shí)現(xiàn)

部分原代碼如圖5所示。

1.3.2 手機(jī)App軟件的實(shí)現(xiàn)

利用Java語(yǔ)言編寫(xiě)手機(jī)App，借助Eclipse編程軟件與Android插件實(shí)現(xiàn)。手機(jī)App編程的難點(diǎn)在于與下位機(jī)通信協(xié)議的編寫(xiě)，手機(jī)App首先判斷下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)由誰(shuí)發(fā)過(guò)來(lái)，然后判斷該數(shù)據(jù)屬于哪個(gè)功能模塊（點(diǎn)到、心率等）。手機(jī)App發(fā)送的數(shù)據(jù)需要表明用戶(hù)身份及該數(shù)據(jù)歸屬哪個(gè)模塊。手機(jī)App編程的另一個(gè)難點(diǎn)在于如何把下位機(jī)的“比特”數(shù)據(jù)通過(guò)可視化界面展示給用戶(hù)，使這些“比特”數(shù)據(jù)變得有價(jià)值。手機(jī)App部分源代碼如圖6所示。

進(jìn)入主界面后，首先注冊(cè)成員信息，讓軟件把每個(gè)隊(duì)員和其穿戴設(shè)備對(duì)應(yīng)，以準(zhǔn)確識(shí)別發(fā)送數(shù)據(jù)的隊(duì)員。注冊(cè)成功后即可使用其他部分的功能。手機(jī)App界面如圖7所示。

2 創(chuàng)新點(diǎn)

本項(xiàng)目具有如下創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）本項(xiàng)目為喜愛(ài)戶(hù)外運(yùn)動(dòng)的“驢友”們提供了一個(gè)市場(chǎng)上沒(méi)有類(lèi)似產(chǎn)品的團(tuán)隊(duì)管理系統(tǒng)，可有效避免在傳統(tǒng)人工操作管理模式下出現(xiàn)效率低下、易出錯(cuò)、易遺漏等問(wèn)題。這在一定程度上減少或避免了戶(hù)外運(yùn)動(dòng)意外事故的發(fā)生。

（2）可穿戴設(shè)備不僅方便攜帶，還能通過(guò)軟件支持以及數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)管理，為我們的戶(hù)外旅行帶來(lái)很大的改變。

（3）用戶(hù)的操作界面采用手機(jī)App的形式，這是廣大用戶(hù)最熟悉的操作方式，方便產(chǎn)品推廣。

3 市場(chǎng)前景

戶(hù)外運(yùn)動(dòng)用品銷(xiāo)售市場(chǎng)與戶(hù)外運(yùn)動(dòng)自助旅游服務(wù)市場(chǎng)被合稱(chēng)為戶(hù)外運(yùn)動(dòng)市場(chǎng)。隨著戶(hù)外運(yùn)動(dòng)發(fā)展的紅火，驢友數(shù)量日漸增多，不少人通過(guò)參加俱樂(lè)部活動(dòng)喜歡上了攀巖、騎馬、滑雪、游泳、野外郊游、徒步登山等活動(dòng)。戶(hù)外運(yùn)動(dòng)自助旅游服務(wù)市場(chǎng)正不斷為戶(hù)外運(yùn)動(dòng)用品銷(xiāo)售市場(chǎng)提供大量的目標(biāo)消費(fèi)群體。而最大的戶(hù)外消費(fèi)市場(chǎng)在中國(guó)，據(jù)業(yè)界人士估計(jì)，2003年，國(guó)內(nèi)戶(hù)外運(yùn)動(dòng)市場(chǎng)包括活動(dòng)及裝備的市場(chǎng)份額約7到10億元，而2002年這個(gè)數(shù)字不到3億元，2000年是6 000萬(wàn)元，可見(jiàn)市場(chǎng)發(fā)展勢(shì)頭非常強(qiáng)勁。隨著哥倫比亞（Columbia）、TNF（The North Face）、戈?duì)枺℅ore）、派格（BigPack）等幾十家世界著名戶(hù)外運(yùn)動(dòng)用品廠商及俱樂(lè)部紛紛進(jìn)軍中國(guó)市場(chǎng)，在上海、北京等地設(shè)辦事處或開(kāi)設(shè)工廠，有人開(kāi)始驚呼“中國(guó)戶(hù)外產(chǎn)業(yè)的春天到了”。 然而，中國(guó)戶(hù)外運(yùn)動(dòng)市場(chǎng)因?yàn)榘l(fā)展快、時(shí)間短、需求迅速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)戶(hù)外運(yùn)動(dòng)市場(chǎng)明顯表現(xiàn)出有效供給不足，這種不足既體現(xiàn)在數(shù)量上，更體現(xiàn)在質(zhì)量上，這也給了更強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)性、功能性的國(guó)外戶(hù)外運(yùn)動(dòng)品牌提供了絕佳的機(jī)會(huì)。

中國(guó)戶(hù)外運(yùn)動(dòng)用品市場(chǎng)是伴隨著戶(hù)外運(yùn)動(dòng)的發(fā)展而增長(zhǎng)的，這是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。我們?cè)O(shè)計(jì)的是解決戶(hù)外運(yùn)動(dòng)“團(tuán)隊(duì)管理”的高端電子產(chǎn)品，該設(shè)備在幫助領(lǐng)隊(duì)對(duì)隊(duì)員進(jìn)行管理方面發(fā)揮著不可替代的作用。該設(shè)備還可以監(jiān)測(cè)每個(gè)人的身體健康狀況，防止意外發(fā)生，且擁有GPS定位，一鍵點(diǎn)到以及發(fā)布通知的功能，防止隊(duì)員走丟。該作品大膽創(chuàng)新，實(shí)用性強(qiáng)，相信在未來(lái)一定會(huì)被廣大“驢友”廣泛使用。