基于單片機的無線尋物器設計

顧亭亭 李紅霞

【摘 要】通過單片機和無線收發模塊，發送和接收信息，快速準確地尋找到丟失的物品。需要尋找物品時，發射機發出信號，當接收機收到信號后，以蜂鳴器和二極管加以聲光指示，實時信息傳輸迅速定位丟失物品，尋找距離可達到10米。

【關鍵詞】單片機;發射機;接收機;無線尋物

中圖分類號： TP368.12;TN92 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）02-0027-002

【Abstract】Send and receive information through the MCU and wireless transceiver module to find lost items quickly and accurately. When the item needs to be found， the transmitter sends a signal. Then the receiver receives the signal， the buzzer and the diode are used to indicate the sound and light， and the real-time information transmission quickly locates the lost item. The distance can reach 10 meters.

【Key words】Single chip microcomputer; Transmitter; Receiver; Wireless search

生活中丟三落四的情況時有發生，尤其像鑰匙、門禁卡這樣的小物件經常找不到，又或者像手機、錢包這樣的貴重物品防偷，防止老人小孩走丟，出于這樣的目的設計一款帶有聲光提醒的尋物器，滿足人們需要。

1 設計思路

本設計分為單片機控制模塊、無線收發模塊和聲光顯示模塊，通過單片機處理尋物器代碼驅動無線收發模塊，無線尋物系統的設計思想是將接收器（從機）連接在被尋物體一端，一直帶電工作，而發射器（主機）接于用戶一端，當用戶需要尋找物體時按動按鍵進行尋找即發送信號，接收器接收到對應信號后，通過聲、光傳達該物體的位置[1]。考慮到目前市場上的一些需求，設計的主要要求是方案成本低，體積小，低功耗，集成度高，盡量無需調外部元件，傳輸時間短，接口簡單。發送、接收端電路框圖如圖1、圖2所示。

2 硬件模塊

系統主控單元選擇STC公司生產的89C52RC單片機，相較其他51系列單片機產品內部多了一個 EEPROM 空間，可以串口下載程序，指令執行速度快一倍，flash存儲器比89C51單片機大了一倍。工作電壓為 3.3V～5.5V，DIP40封裝，內部集成EEPROM，片上集成512字節RAM，用戶應用程序空間為8K，8個中斷源，支持串口下載程序[2]。C52采用C語言編程，簡潔易懂，方便更改和修正程序。89C52還具有高可靠，抗干擾，超低價，低功耗，無法解密等優勢。

近幾年，nRF24L01廣泛應用于遙控、無線數據終端、工業數據采集系統、機器人控制等方面，是本次設計的理想選擇。nRF24L01進行無線信息收發，是因為其采用2.4GHz全球開放ISM 頻段，最大0dBm發射功率，開闊的無干擾通信距離達到30～60m，可以免許可證使用，可同時設置六路接收通道地址，可有選擇性的打開接收通道。具有高無線速率，1Mbps或者2Mbps高傳輸速率，由于空中傳輸時間很短，極大的降低了無線傳輸中的碰撞現象[3]。設置nRF24L01的寄存器配置，通道設置寄存器包括“自動應答”設置寄存器EN_AA、接收地址允許寄存器EN_RXADDR和地址寬度設置寄存器SETUP_AW。當工作在應答模式通信時，快速的空中傳輸及啟動時間，極大的降低了電流消耗。nRF24L01集成了所有與RF協議相關的高速信號處理部分，比如：自動重發丟失數據包和自動產生應答信號等，nRF24L01的SPI接口可以利用單片機的硬件SPI口連接或用單片機I/O口進行模擬，內部有FIFO可以與各種高低速微處理器接口，便于使用低成本單片機。自動重發功能，自動檢測和重發丟失的數據包，重發時間及重發次數可軟件控制[4]。nRF24L01與單片機之間通過SPI串行協議進行通信，其中CE用于nRF24L01工作模式的設置，CSN為SPI片選使能，SCLK為時鐘信號，MOSI/MISO為SPI串行數據輸入/輸出端，當一幀數據接收/發送完成時IRQ引腳輸出低電平。

3 軟件設計

因為C語言使用方便靈活，表達能力強，移植性好[5]，本系統采用C語言編程，使用keil μVision4軟件開發。本設計包括發射模塊程序和接收模塊程序。發射模塊編程主要是對nRF24L01各端口進行定義，包括：配置口定義、SPI口定義、狀態輸出口定義以及RF寄存器配置，延時設置等。發射端通過SPI口寫數據到C52單片機，讀取數據后，調用延時子程序，隨后進行判斷尋物狀態是否有效，有效則發出相應信號。接收模塊與發射模塊程序基本相似。當發射端KEY1鍵按下，nRF24L01無線模塊開始發射信號，LED1燈閃爍。當發射端KEY2鍵按下，nRF24L01無線模塊停止發射信號，LED2燈閃爍。接收電路軟件程序與發射電路相似，不同在于接收程序加了蜂鳴器驅動和二極管發光驅動[6]。發射模式和接收模式的流程圖如圖3和圖4所示。

4 結語

通過硬件電路的連接和程序的調試，最終實現了尋物的目的，信號傳輸距離可達10米，由于經費有限，時間倉促，還存在許多知識、經驗上的不足，也存在一些缺陷。后續可以提高傳輸距離，縮小實物體積，實現一對多的連接。

【參考文獻】

[1]王偉，王忠印，張宇璠，等. 無線語音尋物系統的設計[J]. 傳感器世界， 2015， 21（12）： 32-36.

[2]曹健. 人臉檢測和識別系統的設計與應用[D].南京信息工程大學，2013.

[3]吳忠偉，何顯山，岳彤. 基于51單片機的無線防丟器的設計研究[J]. 工業控制計算機， 2018， 31（12）： 154， 156.

[4]陳靜瓊. 基于無線通信的智能抄水表系統的設計[D].南京林業大學，2011.

[5]王韋舒，安霆，何冬冬. 基于單片機的小件物品無線尋找系統[J]. 中國新通信， 2016， 18（13）： 121-122.

[6]方紅，朱健全，鄧靜，等. 無線短距離尋物系統的設計與研究[J]. 制造業自動化， 2011， 33（17）： 107-108.