顧亭亭 李紅霞

【摘 要】通過(guò)單片機(jī)和無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，發(fā)送和接收信息，快速準(zhǔn)確地尋找到丟失的物品。需要尋找物品時(shí)，發(fā)射機(jī)發(fā)出信號(hào)，當(dāng)接收機(jī)收到信號(hào)后，以蜂鳴器和二極管加以聲光指示，實(shí)時(shí)信息傳輸迅速定位丟失物品，尋找距離可達(dá)到10米。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī);發(fā)射機(jī);接收機(jī);無(wú)線(xiàn)尋物

中圖分類(lèi)號(hào)： TP368.12;TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 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(shí)有發(fā)生，尤其像鑰匙、門(mén)禁卡這樣的小物件經(jīng)常找不到，又或者像手機(jī)、錢(qián)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(shè)計(jì)一款帶有聲光提醒的尋物器，滿(mǎn)足人們需要。

1 設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)分為單片機(jī)控制模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊和聲光顯示模塊，通過(guò)單片機(jī)處理尋物器代碼驅(qū)動(dòng)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，無(wú)線(xiàn)尋物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是將接收器（從機(jī)）連接在被尋物體一端，一直帶電工作，而發(fā)射器（主機(jī)）接于用戶(hù)一端，當(dāng)用戶(hù)需要尋找物體時(shí)按動(dòng)按鍵進(jìn)行尋找即發(fā)送信號(hào)，接收器接收到對(duì)應(yīng)信號(hào)后，通過(guò)聲、光傳達(dá)該物體的位置[1]?？紤]到目前市場(chǎng)上的一些需求，設(shè)計(jì)的主要要求是方案成本低，體積小，低功耗，集成度高，盡量無(wú)需調(diào)外部元件，傳輸時(shí)間短，接口簡(jiǎn)單。發(fā)送、接收端電路框圖如圖1、圖2所示。

2 硬件模塊

系統(tǒng)主控單元選擇STC公司生產(chǎn)的89C52RC單片機(jī)，相較其他51系列單片機(jī)產(chǎn)品內(nèi)部多了一個(gè) EEPROM 空間，可以串口下載程序，指令執(zhí)行速度快一倍，flash存儲(chǔ)器比89C51單片機(jī)大了一倍。工作電壓為 3.3V～5.5V，DIP40封裝，內(nèi)部集成EEPROM，片上集成512字節(jié)RAM，用戶(hù)應(yīng)用程序空間為8K，8個(gè)中斷源，支持串口下載程序[2]。C52采用C語(yǔ)言編程，簡(jiǎn)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(jià)，低功耗，無(wú)法解密等優(yōu)勢(shì)。

近幾年，nRF24L01廣泛應(yīng)用于遙控、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)終端、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、機(jī)器人控制等方面，是本次設(shè)計(jì)的理想選擇。nRF24L01進(jìn)行無(wú)線(xiàn)信息收發(fā)，是因?yàn)槠洳捎?.4GHz全球開(kāi)放ISM 頻段，最大0dBm發(fā)射功率，開(kāi)闊的無(wú)干擾通信距離達(dá)到30～60m，可以免許可證使用，可同時(shí)設(shè)置六路接收通道地址，可有選擇性的打開(kāi)接收通道。具有高無(wú)線(xiàn)速率，1Mbps或者2Mbps高傳輸速率，由于空中傳輸時(shí)間很短，極大的降低了無(wú)線(xiàn)傳輸中的碰撞現(xiàn)象[3]。設(shè)置nRF24L01的寄存器配置，通道設(shè)置寄存器包括“自動(dòng)應(yīng)答”設(shè)置寄存器EN_AA、接收地址允許寄存器EN_RXADDR和地址寬度設(shè)置寄存器SETUP_AW。當(dāng)工作在應(yīng)答模式通信時(shí)，快速的空中傳輸及啟動(dòng)時(shí)間，極大的降低了電流消耗。nRF24L01集成了所有與RF協(xié)議相關(guān)的高速信號(hào)處理部分，比如：自動(dòng)重發(fā)丟失數(shù)據(jù)包和自動(dòng)產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)等，nRF24L01的SPI接口可以利用單片機(jī)的硬件SPI口連接或用單片機(jī)I/O口進(jìn)行模擬，內(nèi)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(jī)。自動(dòng)重發(fā)功能，自動(dòng)檢測(cè)和重發(fā)丟失的數(shù)據(jù)包，重發(fā)時(shí)間及重發(fā)次數(shù)可軟件控制[4]。nRF24L01與單片機(jī)之間通過(guò)SPI串行協(xié)議進(jìn)行通信，其中CE用于nRF24L01工作模式的設(shè)置，CSN為SPI片選使能，SCLK為時(shí)鐘信號(hào)，MOSI/MISO為SPI串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端，當(dāng)一幀數(shù)據(jù)接收/發(fā)送完成時(shí)IRQ引腳輸出低電平。

3 軟件設(shè)計(jì)

因?yàn)镃語(yǔ)言使用方便靈活，表達(dá)能力強(qiáng)，移植性好[5]，本系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編程，使用keil μVision4軟件開(kāi)發(fā)。本設(shè)計(jì)包括發(fā)射模塊程序和接收模塊程序。發(fā)射模塊編程主要是對(duì)nRF24L01各端口進(jìn)行定義，包括：配置口定義、SPI口定義、狀態(tài)輸出口定義以及RF寄存器配置，延時(shí)設(shè)置等。發(fā)射端通過(guò)SPI口寫(xiě)數(shù)據(jù)到C52單片機(jī)，讀取數(shù)據(jù)后，調(diào)用延時(shí)子程序，隨后進(jìn)行判斷尋物狀態(tài)是否有效，有效則發(fā)出相應(yīng)信號(hào)。接收模塊與發(fā)射模塊程序基本相似。當(dāng)發(fā)射端KEY1鍵按下，nRF24L01無(wú)線(xiàn)模塊開(kāi)始發(fā)射信號(hào)，LED1燈閃爍。當(dāng)發(fā)射端KEY2鍵按下，nRF24L01無(wú)線(xiàn)模塊停止發(fā)射信號(hào)，LED2燈閃爍。接收電路軟件程序與發(fā)射電路相似，不同在于接收程序加了蜂鳴器驅(qū)動(dòng)和二極管發(fā)光驅(qū)動(dòng)[6]。發(fā)射模式和接收模式的流程圖如圖3和圖4所示。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)硬件電路的連接和程序的調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)了尋物的目的，信號(hào)傳輸距離可達(dá)10米，由于經(jīng)費(fèi)有限，時(shí)間倉(cāng)促，還存在許多知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)上的不足，也存在一些缺陷。后續(xù)可以提高傳輸距離，縮小實(shí)物體積，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的連接。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王偉，王忠印，張宇璠，等. 無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音尋物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 傳感器世界， 2015， 21（12）： 32-36.

[2]曹健. 人臉檢測(cè)和識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D].南京信息工程大學(xué)，2013.

[3]吳忠偉，何顯山，岳彤. 基于51單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)防丟器的設(shè)計(jì)研究[J]. 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， 2018， 31（12）： 154， 156.

[4]陳靜瓊. 基于無(wú)線(xiàn)通信的智能抄水表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].南京林業(yè)大學(xué)，2011.

[5]王韋舒，安霆，何冬冬. 基于單片機(jī)的小件物品無(wú)線(xiàn)尋找系統(tǒng)[J]. 中國(guó)新通信， 2016， 18（13）： 121-122.

[6]方紅，朱健全，鄧靜，等. 無(wú)線(xiàn)短距離尋物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J]. 制造業(yè)自動(dòng)化， 2011， 33（17）： 107-108.