孙先友+段靖铖+徐阳翰+麻艳

摘 要：针对“驴友”人数多、集散性差且个人素质参差不齐等特点与地理环境的复杂性，文中设计了驴友集散管理系统。该系统以STM32最小系统为主控器，通过ZigBee建立通信网络，可实现远距离通信、一键点到、发布通知、队员心率监测、GPS搜救功能，具有良好的社会效益与经济效益。

关键词：STM32；ZigBee

0 引 言

从98年年初开始，户外自助游在中国已经成为一种风尚。我们将这些结伴出行的人称之为“驴友”。“驴友”通常组队出行，具有人数多、集散性差且个人素质参差不齐等特点。考虑到地理环境的复杂性，带领这样一個群体在户外活动，怎样高效、准确的管理好这个团队是一个迫切、有价值的研究方向。于是我们针对户外旅行的人群，为他们设计了一个用于方便团队管理的系统。由于“驴友”们涉足的经常是无网络，无信号的偏远地区，为了户外旅行更加便捷，更加安全，我们利用物联网技术解决面临的难题。

以STM32最小系统为主控器，使用ZigBee建立通信网络，解决了远距离通信难题，并在这一基础上实现了一键点到、发布通知、队员心率监测、GPS搜救四项功能。我们的作品方便领队对成员进行了解并管理，不但解决了清理人数带来的麻烦，还可随时掌握成员的身体状况，防止意外事故发生。产品实物与界面如图1所示。

1 工作原理

通过在网上及图书馆查询相关通信网络系统的资料，并对目前存在的户外自助游管理系统进行分析，我们初步设计了图2所示的（单人）系统功能框图，（单人）系统每个模块的具体功能见表1所列。

1.1 数据流通设计

数据流通简单来说就是通过蓝牙模块实现手机与穿戴设备的数据交互，每个队员穿戴设备间的数据交互均通过ZigBee模块实现。以领队发送命令给各队员为例，具体的数据流通过程如图3所示。领队的命令由手机App发出，经蓝牙模块传给STM32芯片，STM32芯片将数据经ZigBee模块发送给每个队员，每个队员通过自己ZigBee模块接收的数据由STM32芯片暂存，并经蓝牙模块传送至队员手机App显示。

1.2 硬件设计

本系统硬件部分主要包括心率测量传感器、蓝牙模块、ZigBee模块、STM32最小系统等。我们设计把硬件集成在一起做成可穿戴设备。为了把硬件的体积和重量做的尽可能小，我们将所有模块与STM32最小系统板的连线都通过Altium Designer软件统一布线，做成双层PCB板。可穿戴设备的PCB图和实物图如图4所示。

1.3 软件系统的实现

1.3.1 下位机软件的实现

部分原代码如图5所示。

1.3.2 手机App软件的实现

利用Java语言编写手机App，借助Eclipse编程软件与Android插件实现。手机App编程的难点在于与下位机通信协议的编写，手机App首先判断下位机发送的数据由谁发过来，然后判断该数据属于哪个功能模块（点到、心率等）。手机App发送的数据需要表明用户身份及该数据归属哪个模块。手机App编程的另一个难点在于如何把下位机的“比特”数据通过可视化界面展示给用户，使这些“比特”数据变得有价值。手机App部分源代码如图6所示。

进入主界面后，首先注册成员信息，让软件把每个队员和其穿戴设备对应，以准确识别发送数据的队员。注册成功后即可使用其他部分的功能。手机App界面如图7所示。

2 创新点

本项目具有如下创新点：

（1）本项目为喜爱户外运动的“驴友”们提供了一个市场上没有类似产品的团队管理系统，可有效避免在传统人工操作管理模式下出现效率低下、易出错、易遗漏等问题。这在一定程度上减少或避免了户外运动意外事故的发生。

（2）可穿戴设备不仅方便携带，还能通过软件支持以及数据交互实现团队管理，为我们的户外旅行带来很大的改变。

（3）用户的操作界面采用手机App的形式，这是广大用户最熟悉的操作方式，方便产品推广。

3 市场前景

户外运动用品销售市场与户外运动自助旅游服务市场被合称为户外运动市场。随着户外运动发展的红火，驴友数量日渐增多，不少人通过参加俱乐部活动喜欢上了攀岩、骑马、滑雪、游泳、野外郊游、徒步登山等活动。户外运动自助旅游服务市场正不断为户外运动用品销售市场提供大量的目标消费群体。而最大的户外消费市场在中国，据业界人士估计，2003年，国内户外运动市场包括活动及装备的市场份额约7到10亿元，而2002年这个数字不到3亿元，2000年是6 000万元，可见市场发展势头非常强劲。随着哥伦比亚（Columbia）、TNF（The North Face）、戈尔（Gore）、派格（BigPack）等几十家世界著名户外运动用品厂商及俱乐部纷纷进军中国市场，在上海、北京等地设办事处或开设工厂，有人开始惊呼“中国户外产业的春天到了”。 然而，中国户外运动市场因为发展快、时间短、需求迅速增长，国内户外运动市场明显表现出有效供给不足，这种不足既体现在数量上，更体现在质量上，这也给了更强调专业性、功能性的国外户外运动品牌提供了绝佳的机会。

中国户外运动用品市场是伴随着户外运动的发展而增长的，这是一个不争的事实。我们设计的是解决户外运动“团队管理”的高端电子产品，该设备在帮助领队对队员进行管理方面发挥着不可替代的作用。该设备还可以监测每个人的身体健康状况，防止意外发生，且拥有GPS定位，一键点到以及发布通知的功能，防止队员走丢。该作品大胆创新，实用性强，相信在未来一定会被广大“驴友”广泛使用。