多功能電子防丟器

摘要：本課題設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款多功能電子防丟器，有防丟和尋找的功能，它由母機(jī)和子機(jī)兩部分組成，母機(jī)由主人隨身攜帶，子機(jī)置于防丟物品上，子機(jī)上面的報(bào)警器上有相應(yīng)的防盜報(bào)警系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：防丟；尋找；母機(jī)；子機(jī)；報(bào)警器；無(wú)線傳輸模塊

1、硬件介紹與設(shè)計(jì)

多功能電子防丟器主要采用控制單元AT89C51、1ed燈、報(bào)警器、發(fā)射單nrf24101發(fā)射模，主機(jī)和子機(jī)上面同時(shí)配置nrf24101，一個(gè)用于發(fā)射，一個(gè)用于接收。

該電路的工作流程為：首先使接收電路上電，使接收模塊處于接收狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)的到來(lái)；然后運(yùn)行單片機(jī)上的程序，將單片機(jī)寄存器內(nèi)預(yù)先存放的數(shù)據(jù)發(fā)射出去。若發(fā)射模塊與接收模塊的距離在“安全范圍”內(nèi)，接收模塊會(huì)在ims內(nèi)能夠接收到信號(hào)，不會(huì)報(bào)警，若超出“安全范圍”，接收模塊就會(huì)是蜂鳴器嗚叫報(bào)警。

1.1 主控器

AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Falsh Programmable and ErasableRead Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是—種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)格低廉的方案。

4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)廠計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至OHz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式：停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式：保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作，直到下一個(gè)硬件復(fù)位。

1.2 nRF24L01

nRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作在2.4GHz～2.5GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強(qiáng)型8hockBursZ技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。nRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9mA，接收時(shí)，工作電流只有12.3mA，多種低功率工作模式（空閑模式和掉線模式）使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便，它的有效距離大約是0～30米。

發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將nRF24L01配置為發(fā)射模式，接著把接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR和有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照時(shí)序由SPI口寫入nRF24L01緩存區(qū)，TX_PLD必須在cSN為低時(shí)連續(xù)寫入，而TxADDR在發(fā)射時(shí)寫入一次即可，然后CE置為高電平并保持至少10u s、延遲1301～s后發(fā)射數(shù)據(jù)；若自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么nRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號(hào)（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR一致）。如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功，TX_DS置高，同時(shí)TX_PLD從TX FIFO中清除；若未收到應(yīng)答，則自動(dòng)重新發(fā)射該數(shù)據(jù)（自動(dòng)重發(fā)已開啟），若重發(fā)次數(shù)（ARc）達(dá)到上限，MAX RT置高，TX FIFO中數(shù)據(jù)保留以便再次重發(fā)；MAx_RT或TX_DS置高時(shí)，使IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU。最后發(fā)射成功時(shí)，若CE為低則nRF24L01進(jìn)入空閑模式1；若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入下一次發(fā)射；若發(fā)送堆棧中無(wú)數(shù)據(jù)。且CE為高，則進(jìn)入空閑模式。

接收數(shù)據(jù)時(shí)，首先將nRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進(jìn)入接收狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)的到來(lái)。當(dāng)接收方檢測(cè)到有效的地址和CRC時(shí)，就將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在RX FIFO中，同時(shí)中斷標(biāo)志位RX_DR置高，IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU去取數(shù)據(jù)。若此時(shí)自動(dòng)應(yīng)答開啟，接收方則同時(shí)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號(hào)。最后接收成功時(shí)，若CE變低，則nRF24L01進(jìn)入空閑模式。

1.3 報(bào)警器

電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。

2、工作狀況

工作時(shí)，子機(jī)發(fā)出穩(wěn)定的無(wú)線電波，主機(jī)接收到主機(jī)的無(wú)線電信號(hào)后不報(bào)警，當(dāng)主機(jī)和子機(jī)之間的距離超過(guò)預(yù)定的距離（可以自行設(shè)置）時(shí)主機(jī)接收不到子機(jī)的無(wú)線電信號(hào)，立即發(fā)出報(bào)警聲，提醒使用者的注意。將子機(jī)（發(fā)射機(jī)）放在欲以防止被盜或丟失的物品或小孩身上，再將母機(jī)（接收機(jī)）打開開關(guān)，掛在自己的腰間或放在口袋里，當(dāng)被保護(hù)人或物丟失或被偷，離開主人一定的距離時(shí)，隨身攜帶的母機(jī)（接收機(jī)）就會(huì)自動(dòng)發(fā)出“嘀嘀嘀嘀嘀”連接報(bào)警，此時(shí)信號(hào)燈長(zhǎng)亮，以便主人尋找，避免不必要的損失。

3、特色和優(yōu)點(diǎn)

（1）使用方便，適用性廣。（2）功能齊全，性能穩(wěn)定。（3）當(dāng)主機(jī)和子機(jī)超過(guò)一定距離時(shí)主機(jī)和子機(jī)同時(shí)發(fā)出報(bào)警。