無線防丟器設(shè)計(jì)

無線防丟器設(shè)計(jì)摘要：在現(xiàn)實(shí)生活中，隨著生活節(jié)奏加快，大多數(shù)人都曾有過健忘、疏忽、被竊等原因造成的貴重物品丟失的經(jīng)歷。因此，防丟器的出現(xiàn)可以有效防范這些意外的發(fā)生。本設(shè)計(jì)由STC15W408AD單片機(jī)、NRF24L01無線傳輸模塊和電源模塊組成。當(dāng)發(fā)射器離開接收器一定距離之后，接收器工作進(jìn)行報(bào)警，發(fā)出報(bào)警聲，提示使用者。無線防丟器具有可靠性高，穩(wěn)定性優(yōu)異，功耗低，使用方便，價(jià)格低廉等特點(diǎn)。關(guān)鍵字：NRF24L01；STC15W408ADTheDesignofWirelessAntiLoseDeviceSUZhi-hua(XI’ANEURASIAUNVERSITYShanxiXi’an710065)Abstract:Inreallife,withtheacceleratedpaceoflife,mostpeoplehaveexperiencedthelossofvaluablesduetoforgetfulness,neglect,theftandotherreasons.Therefore,theappearanceoftheanti-lossdevicecaneffectivelypreventtheseaccidents.ThisdesigniscomposedofSTC15W408ADsingle-chipcomputer,NRF24L01wirelesstransmissionmoduleandpowermodule.Whenthetransmitterisacertaindistanceawayfromthereceiver,thereceiverworkstogiveanalarm,giveanalarmsoundandprompttheuser.Thewirelessanti-lossdevicehasthefeaturesofhighreliability,excellentstability,lowpowerconsumption,convenientuseandlowcost.Keywords:NRF24L01;STC15W408AD無線通信(WirelessCommunication)是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式，無線通信已經(jīng)影響著當(dāng)代社會每個(gè)角落。為了防止物品的意外丟失，結(jié)合無線通信技術(shù)的防丟器應(yīng)運(yùn)而生。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)由無線發(fā)射模塊和接收模塊兩部分組成，當(dāng)發(fā)射模塊離開接收模塊限定距離時(shí)，接收模塊接收不到信息，接收模塊的報(bào)警系統(tǒng)工作并報(bào)警。本設(shè)計(jì)基于STC15W408AD單片機(jī)控制NRF24L01無線傳輸芯片構(gòu)成的發(fā)射器和接收器實(shí)現(xiàn)防丟監(jiān)測。系統(tǒng)組成如圖1所示：圖1系統(tǒng)框圖2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)發(fā)射模塊和接收模塊均由電源、單片機(jī)和無線傳輸模塊組成，由于考慮到系統(tǒng)的體積，佩戴或者使用的便捷，發(fā)射器和接收器均采用紐扣電池供電。單片機(jī)采用STC15W408AD作為主控芯片，和傳統(tǒng)51單片機(jī)管腳相兼容，擁有較強(qiáng)抗干擾能力，內(nèi)部集成度高，含有可靠的復(fù)位電路，單片機(jī)可工作在節(jié)電的低功耗模式。主控電路不需要外圍的電路即可正常控制傳輸模塊。發(fā)射模塊和接收模塊采用NRF24L01進(jìn)行短距離通信，與藍(lán)牙和Zigbee相比，通信協(xié)議不復(fù)雜，對用戶透明，同種產(chǎn)品之間可以自由通信且價(jià)格便宜。該芯片的工作頻段為2.4GHz，保證信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?。無線模塊與單片機(jī)通過SPI總線形式連接，單片機(jī)P1.0-P1.5端口控制無

線模塊的工作狀態(tài)，P3.6與P3.7端口用于通道選擇，發(fā)射模塊電路如圖2所示。

UNDHRF24LO1P12/心日曳亨EL優(yōu)NPOPLI^DCIACPOUNDHRF24LO1P12/心日曳亨EL優(yōu)NPOPLI^DCIACPO心MDt.孫切LH.ttA.DCXM.CPi心MDC杵就LKP3.7LW也心DACtPl_2P3J/INTIvcc-P32ANlLiiP￡WMP+PMJTCIVP(jNDP3珈瞿叫mT4/T2CLKDin3GN&WKJT圖2發(fā)射模塊電路相比于發(fā)射器，接收器模塊電路在發(fā)射器電路基礎(chǔ)上增加報(bào)警電路，報(bào)警電路如圖3所示。當(dāng)物品丟失時(shí)，Q1基極輸入低電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。圖3報(bào)警電路圖3報(bào)警電路3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將NRF24L01設(shè)置為發(fā)射模式：然后把地址TX_ADDR和數(shù)據(jù)TX_PLD按照時(shí)序由專用接口寫入無線傳輸芯片的緩存區(qū)，TX_PLD必須在CSN為低電平是連續(xù)寫入，而TX_ADDR在發(fā)射情況下寫入一次，然后CE設(shè)為高電平且保持至少10us,設(shè)置延遲130us后發(fā)射信息數(shù)據(jù)；一旦自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么該芯片在發(fā)射數(shù)據(jù)后馬上進(jìn)入接收模式，接收發(fā)射的信息數(shù)據(jù)。若收到數(shù)據(jù)，則認(rèn)為此次傳輸成功，TX_DS設(shè)置為高電平，同時(shí)TX_PLD從發(fā)送堆棧中清零；如果沒有收到應(yīng)答，自動(dòng)重新發(fā)射傳輸數(shù)據(jù)，若重新發(fā)送次數(shù)(ARC_CNT)達(dá)到上限，MAX_RT變高電平，TX_PLD不會被清零；MAX_RT或TX_DS變高時(shí)，令I(lǐng)RQ變低。發(fā)射成功時(shí)，若CE變?yōu)榈碗娖絼t該芯片進(jìn)入空閑模式1；如果發(fā)送堆棧中仍含有數(shù)據(jù)且CE變成高電平，則進(jìn)入下一次發(fā)射；如果發(fā)送堆棧中沒有數(shù)據(jù)且CE為高電平，芯片進(jìn)入空閑模式2。發(fā)射器工作流程如圖4所示。接收數(shù)據(jù)時(shí)，第一步要設(shè)置接收機(jī)模塊的地址與數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇笮。O(shè)置接收器模塊的寄存器，令芯片進(jìn)入接收模式，使端口(CE)的電平升高，之后接收器開始等待數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)接收到正確的傳輸數(shù)據(jù)地址時(shí)，芯片自動(dòng)的讀出和檢驗(yàn)接收緩沖器中的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)兩個(gè)模塊的距離超出預(yù)先設(shè)定的安全距離后，接收器接收不到應(yīng)該傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，或者發(fā)射器沒有收到反饋數(shù)據(jù)信息，則蜂鳴器報(bào)警傳遞報(bào)警信息；當(dāng)接收模塊正常的接收到所要接收的數(shù)據(jù)信息時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位等待下一次數(shù)據(jù)的傳輸。接收器工作流程如圖5所示。NW]-ldlJCl配止&射電A圖4發(fā)射器工作流程圖圖5接收器工作流程圖4結(jié)論本次設(shè)計(jì)的主控芯片為STC15W408AD，采用2.4G技術(shù)進(jìn)行短距離通信的NRF24L01無線發(fā)射、接收器為主要傳輸模塊。當(dāng)發(fā)射器與接收器間超過規(guī)定距離10m后，進(jìn)行防丟報(bào)警提示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，易擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上還可以擴(kuò)展增加震動(dòng)報(bào)警