葉冬+謝東力

摘 要：文章是基于51單片機(jī)的一個(gè)無(wú)線防丟器，該防丟器能夠在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)防丟和尋找功能。其硬件電路主要由主控模塊51單片機(jī)和無(wú)線通信模塊NRF24L01組成，這兩個(gè)模塊共同構(gòu)成無(wú)線防丟器的接收裝置和發(fā)射裝置，其中發(fā)射裝置放在防丟失的物品中（如錢包、手機(jī)等）；接收裝置隨身攜帶，當(dāng)兩者距離在設(shè)定的安全范圍內(nèi)時(shí)，這兩個(gè)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)短距離的無(wú)線通信，裝置不報(bào)警；否則，當(dāng)距離大于設(shè)定的安全范圍時(shí)，裝置會(huì)進(jìn)行聲光和震動(dòng)報(bào)警，提醒人們及時(shí)查找丟失物品，以免造成不必要的損失。

關(guān)鍵詞：無(wú)線防丟器；單片機(jī)；NRF24L01

1 概述

在繁華的城市里，人們的生活水平越來(lái)越好，人們外出旅游、逛街的次數(shù)越來(lái)越頻繁，所以丟東西的事情時(shí)有發(fā)生，這個(gè)難題引起了無(wú)線防丟器設(shè)計(jì)的理念，進(jìn)而衍生出各種防丟器產(chǎn)品。由于無(wú)線防丟器小巧精致，像一個(gè)裝飾品一樣便于攜帶，所以人們用它來(lái)防止手機(jī)、錢包等貴重物品的丟失。無(wú)線防丟器分兩部分，其間隔在一定范圍內(nèi)，具有防丟，尋找，聲光報(bào)警（或附帶振動(dòng)等功能），且省電、環(huán)保、性能穩(wěn)定可靠，成本低。它的發(fā)展?jié)摿κ强捎^的，方便適用，在現(xiàn)代生活中必不可少。

2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

該無(wú)線防丟器由接收機(jī)（母機(jī)）和發(fā)射機(jī)（子機(jī)）兩部分組成，均具有發(fā)射和接收雙重功能。子機(jī)與防丟物品放在一起，母機(jī)則隨身攜帶，打開(kāi)母機(jī)和子機(jī)開(kāi)關(guān)，平時(shí)處于接收狀態(tài)。二者在1-10米范圍內(nèi)互相通信而進(jìn)行監(jiān)護(hù)，當(dāng)子機(jī)和母機(jī)的距離超過(guò)設(shè)定范圍時(shí)，母機(jī)接收不到子機(jī)信號(hào)便會(huì)聲光、震動(dòng)報(bào)警，提醒主人；主人可以按下母機(jī)的“尋找”按鍵，子機(jī)（和物品）可聲光報(bào)警，方便主人查找。由無(wú)線防丟器的功能和要求可以做出總體設(shè)計(jì)框圖如下圖1所示。

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 主控模塊

單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由組成單片機(jī)系統(tǒng)必需的一些元件構(gòu)成的，對(duì)51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō)，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：電源、晶振電路、復(fù)位電路。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，單片機(jī)系統(tǒng)在上電、啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位，其目的是使CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始化狀態(tài)，并從這個(gè)初始化狀態(tài)開(kāi)始工作。STC89C51RC單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。本次設(shè)計(jì)中選用的是內(nèi)部晶振方式。

3.2 震動(dòng)報(bào)警電路設(shè)計(jì)

震動(dòng)馬達(dá)是在轉(zhuǎn)子軸的兩端安裝的一組可調(diào)偏心塊，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)軸和偏心塊的震動(dòng)力所產(chǎn)生的離心力。具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，且應(yīng)用方便，用一只三極管進(jìn)行電流放大后即可直接驅(qū)動(dòng)。本設(shè)計(jì)選用電壓為3V的震動(dòng)電機(jī)，提醒主人，更增加了設(shè)計(jì)的可靠性。震動(dòng)報(bào)警電路如圖2所示。

3.3 燈光提示電路設(shè)計(jì)

發(fā)光二極管的英文縮寫為L(zhǎng)ED，它是一種比較特殊的二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為光的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光能；發(fā)光二極管與普通二極管一樣，由半導(dǎo)體制成，具有單向?qū)щ娦?，只有正極接高電壓，負(fù)極接低電壓它才導(dǎo)通發(fā)光，發(fā)光二極管的最大反向電壓一般在5V左右，如果二極管的負(fù)極加5V電壓時(shí)，發(fā)光二極管很有可能被擊穿，所以在應(yīng)用的時(shí)候應(yīng)多加注意。

3.4 蜂鳴器報(bào)警電路設(shè)計(jì)

蜂鳴器是一種小功率的發(fā)聲元件，采用直流電壓供電，被廣泛應(yīng)用于各種各樣的無(wú)線產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分類有壓電式蜂鳴器、電磁式蜂鳴器，各個(gè)又有有源和無(wú)源之分。電磁式蜂鳴器的工作原理是電磁感應(yīng)原理，即通電導(dǎo)體周圍會(huì)有磁場(chǎng)產(chǎn)生，用一個(gè)固定的永久磁鐵與通電導(dǎo)體產(chǎn)生磁力推動(dòng)固定在線圈上的鼓膜。蜂鳴器的工作電流一般較大，而單片機(jī)的I/O口輸出的電流較小，所以單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng)，本文中采用由三極管構(gòu)成的放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)音，選用的三極管型號(hào)是PNP三極管C9012，而且本設(shè)計(jì)選用的蜂鳴器屬于有源蜂鳴器。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該無(wú)線防丟器流程圖設(shè)計(jì)思路為：首先打開(kāi)接收電路電源，使接收機(jī)保持在接收狀態(tài)，準(zhǔn)備接收發(fā)射機(jī)的信號(hào)；然后接通發(fā)射機(jī)電源運(yùn)行發(fā)射機(jī)上的程序，使單片機(jī)寄存器內(nèi)預(yù)先存放的數(shù)據(jù)發(fā)射出去。若發(fā)射機(jī)與接收機(jī)在安全距離內(nèi)，接收模塊會(huì)在1ms內(nèi)能夠接收到信號(hào)，不會(huì)報(bào)警，若超出安全距離，接收機(jī)就會(huì)聲光、振蕩報(bào)警。

本設(shè)計(jì)采用STC89C51RC單片機(jī)作為核心處理器，所以我們可以使用MCS-51系列單片機(jī)的編程語(yǔ)言，包括匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言，這些語(yǔ)言有不同的特點(diǎn)。為了提高編制程序的方便、簡(jiǎn)單、更具條理性和改善程序的可讀性和可移植性，在此采用C語(yǔ)言編程。

5 結(jié)束語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的無(wú)線防丟器具有電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、功耗及成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于兒童防丟、物品防盜等場(chǎng)合，設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：葉冬（1986-），女，碩士研究生，助教，研究方向：控制理論與控制工程。