無線箱包防盜報警研究

李軍，羅陽

1　緒論

1.1　研究的背景和意義

近距離無線防盜主要是利用近距離無線通信技術，隨著近距離無線通信技術的發展，引起了越來越廣泛的注意。低功耗、微型化是當前的迫切要求和主要問題。而另一個關鍵問題是數據傳輸的可靠性。

目前,大量無線防盜產品的無線通道仍保持在AM調幅制方式上.無線電技術本身發展至今,早已跨越過直放,再生,超外差等常規條幅技術,FM窄帶調頻制的抗干擾能力以及傳輸效率無可爭辯地迫使調幅技術換位,單片IC集成技術的發展也極大地降低成本至普及型程度。

1.2　國內外研究現狀

無線箱包報警器很早在國內外就有人開始研究。目前關于此方面的專利也比較多，這對后人的研究提供了便利條件。在國外，很多帶有重要文件或物品的箱包都帶有防盜報警。其中無線防盜的比例占到了80%以上。國內對于箱包的無線防盜也逐漸重視起來，近些年發展非常迅速，涌現了一大批在此方面的優秀技術，并且在不斷創新中。科技在發展，社會在進步，很多以前我們用起來很昂貴的東西，如今已達到普及的程度，所以我們在研究無線防盜領域中還有很多可以推陳出新的地方。經過不段完善更新，我們的無線箱包防盜報警系統將給人們出行，辦公等等帶來更多的方便與安全。

2　系統設計

系統總體設計上分為兩個單元：手持端的設計和箱包端的設計。手持端隨身攜帶，箱包端放在隨身攜帶的箱包內。在防盜功能開啟的情況下，當箱包被移動或者箱包距離主人超出一定距離的時候，手持端和想報端會同時進行報警。手持端可以通過相應的按鍵來控制箱包端的報警器工作狀態是打開還是關閉。在發生報警后也可以通過手持端進行關閉控制。

2.1　硬件設計

系統采用主要芯片是nRF24E1，其最大的優點就是可以滿足低功耗和小型化的要求。nRF24E1芯片體積小、外圍器件少、易于設計和調試。其內部嵌有8051微處理器，指令周期從標準的12～48個時鐘周期縮短到4～20個時鐘周期，XRAM數據存取采取雙指針，提高了CPU的處理和運行速度。采用16 MHz的晶體可同時為CPU收發單元內部頻率合成器提供參考時鐘，節省了印刷板的空間，縮小了系統的體積。該芯片提供POWERDOWN模式。此工作模式下CPU處理終止，時鐘以及電流整流電路關閉，RF收/發單元停止工作，整個芯片內部只有RC振蕩器、看門狗和RTC定時器工作，系統電流損耗為2μA。只有外部中斷和看門狗復位才能使系統退出省電模式，這樣可以有效地利用電池電量。

nRF24E1收發器通過內部并行口或內部SPI口與其他模塊進行通信。DuoCeiver接收器輸出的數據準備信號，可通過程序使其作為微處理器的中斷或通過GPIO口傳給CPU。nRF24E1工作于全球開放的2.4～2.5 GHz頻段。收發器由1個完整的頻率合成器、1個功率放大器、1個調節器和2個接收器組成。輸出功率、頻道和其它射頻參數可通過對RADIO寄存器（SFR 0xA0）編程進行控制。發射模式下，射頻電流消耗僅為10.5 mA，接收模式下為18 m A。

電源模塊選擇聚合物鋰電池。與其他同類電池相比，其具有重量比能量密度高、體積比能量密度高、電壓高、循環壽命長、自放電率低、無記憶效應、環保特性好、形狀可任意變化及適應性強等優點。在電池電量的監視和檢測上，利用nRF24E1本身的ADC來進行監測。

報警采用聲音報警，選擇無源壓電蜂鳴器，利用nRF24E1產生一定頻率的脈沖，通過功率放大芯片驅動無源壓電蜂鳴器發聲，在不報警的情況下，可以工作在低功耗狀態。

2.2　軟件設計

軟件開發基于KeilC51uVision2開發平臺，所用程序都是用標準C語言及開發工具支持的擴展C語言編寫。代碼編譯及調試通過后，利用燒錄器燒到外部的4kBEEPROM中。系統啟動時自動從外部導入程序到內部RAM中并開始運行。采用SPI總線可以完成對RF收發相關寄存器的設置和操作，通過144bit的特殊功能寄存器可以設置系統工作模式和地址碼。系統的RF收發工作于ShockBurst無線發送模式。本模式下CPU內部開辟FIFO緩存區，將要發送數據送入該區并組幀以1Mbps的高數據速率輸出，這樣做縮短了發射機的發射時間，減少了發射機的切換次數，降低了發射電流損耗，減少了系統的總耗電。工作在ShockBurst模式下，幀過長會增加出錯重發的時間，采用的最大幀長不宜超過256bit，幀頭插入相應的地址等信息，幀尾采用16bitCRC校驗，數據長度最多可達200bit，實際應用中綜合考慮幀出錯概率和發送機發射時間，采用每幀1bit的數據格式。

3　結論

基于NRF24E1的無線箱包防盜報警器設計方案，成本低，開發方便，易于安裝，市場前景非常可觀。文中對該方案的硬件設計進行詳細分析和陳述的同時，也提出了一些在實踐中經常碰到的、一些典型的和關鍵性的問題，給出了一些在總結了前人大量經驗和自己體會的解決方案，并且在低功耗的問題上提出了一些對應的解決方案。具有一定得參考價值。

參考文獻：

[1]張金.無線智能報警器設計[J].電子技術應用學報,2002

[2]尚建榮,高敏.智能[J]無線防盜報警系統的設計[J].現代電子技術學報,2006

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