1、本科生畢業(yè)設計畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的 指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注 和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也 不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了 明確的說明并表示了意。作者簽名： 日 期：指導教師簽名： 日 期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本； 學校有權(quán)保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本

2、和電子版，并提供目錄檢索與 閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文； 在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部容。作者簽名： 日 期：學位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取 得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的容外，本論文不包含任何 其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢 獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明 的法律后果由本人承擔。作者簽名:日期： 年 月 日學位論文使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關保留、 使用學位論文的規(guī)定，同意 學校保留并向國家有關部門或

3、機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論 文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學可以將本學位論文的全部或部分容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制 手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名:日期： 年 月 日導師簽名:日期： 年 月注意事項1. 設計（論文）的容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關鍵詞4 ）外文摘要、關鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻8 ）致9）附錄（對論文支持必要時）2. 論文字數(shù)要求：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序

4、清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 1.2萬字。3附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。4. 文字、圖表要求：1 ）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他 人代寫2 ）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國 家技術標準規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用 A4單面打印，論文 50頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔5. 裝訂順序1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件

5、）次序裝訂摘要本課題設計的防丟器與現(xiàn)代人們生活密切相關，是時代進步，科技發(fā)展的成果。本設計主要分為母機和子機兩個部分，母機主要包括TC89C51單片機控制模塊、NRF24L01無線發(fā)送和接收模塊、聲光報警和震動報警模塊，復位電路模塊以及晶振電路模塊。子機主要包括STC89C51單片機控制模塊、NRF24L01無線發(fā)送和接收模塊、聲光報警模塊、 燈光提示電路、晶振電路模塊以及復位電路模塊。 因為母機和子機都載有采用2.4G技術進行通信的 NRF24L01無線模塊，所以母機和子機都能夠進行信號的發(fā)送和接收。當兩者距離沒有超過規(guī)定的圍時，NRF24L01發(fā)射端配置為發(fā)射模式，對數(shù)據(jù)進行發(fā)送，相應的N

6、RF24L01接收端配置為接收模式對數(shù)據(jù)進行接收，當接收端接收到發(fā)送端的數(shù)據(jù)時，然后對發(fā) 送端傳輸應答信號，這樣母機和子機就完成了一次通信。然而當母機和子機的 距離超過規(guī)定圍時，那么母機發(fā)送的數(shù)據(jù)就不能被子機所接收，這時子機也不 會對母機傳遞應答信號，在超過規(guī)定的時間發(fā)送端不能接收到接收端發(fā)出的應答信號，而此時母機和子機就不能進行正常的通信，數(shù)據(jù)傳輸失敗，母機進行 聲光報警和震動報警，子機出現(xiàn)聲光報警。本設計在原有防丟器的基礎上加以 震動報警模塊，這也是本設計的創(chuàng)新所在，防丟器的震動報警功能在現(xiàn)代生活 中發(fā)揮著越來越重要的作用，尤其是在噪雜的人群中，效果尤為突出。關鍵詞：NRF24L01防丟器

7、；STC89C51AbstractAbstract: The issue of anti-lostdesign is closely related to modernpeople's lives, is the era of progress, the results of scie ntific and tech no logicaldevelopme nt. The desig n is divided into two parts of the baseunit and the handset, the base unit includes TC89C51 MCU contro

8、l module, NRF24L01wireless transmissionand reception module, sound and light alarmand vibrati on alarm module, reset circuit module and oscillator circuit module. In cludi ngmajor STC89C51 slave MCU con trolmodule, NRF24L01wireless tran smissi on and recepti on module, sound and light alarm module,

9、lighting tips circuit, crystal oscillator circuit module and reset circuit module. Because the base unit and handset are contained using 2.4G tech no logy NRF24L01 wireless com muni cati on module, so the base unit and the han dset can send and receive sig nals. Whe n the dista nee betwee n the two

10、does not exceed the specifiedran ge,NRF24L01 the tran smittercon figured to tran smit mode, the data is sent, the corresp onding NRF24L01 recei ving end con figured to receive data recepti on mode, whe n recei ving the sender receives the data, and then the sender response signal tran smissi on,mach

11、i ne tools and so on tocompletea sub-mach inecom muni catio n. However, whe n the dista nee of the base unit and the han dset exceeds a predeterm ined ran ge, the n the data can not be tran smitted by the base unit received quilt mach ine, the n the han dset will not have the base unit tran sferack

12、no wledge sig nal with in a predeterm ined period of time tha nthe sen der to the receiver can not receive resp onse sig nal sent from the con sole, but this time the base un it and the han dset can not be no rmal com muni catio n, data tran smissi on failure, machi ne tools sound and light alarm an

13、d vibration alarm, the handset appears sound and light alarms. The design to be in the originalanti-lost,based on the vibrationalarm module,which is the innovation of this design lies, anti lost the vibration alarm is playing an increasingly important role in modern life, especially in a no isy crow

14、d the effect is particularly prominent.Keywords: NRF24L01; An ti lost alarm; STC89C511 刖言 11.1課題的背景與意義 11.2國外研究狀況及相關領域中已有的研究成果 11.3設計任務的分析 11.4預期結(jié)果 22 總體方案設計的論證 32.1系統(tǒng)方案設計 32.2模塊方案設計 42.2.1 主控芯片方案 4無線通信模塊方案 43硬件電路設計 53.1 STC89C51單片機主控模塊設計 53.2單片機最小系統(tǒng) 8時鐘電路 8復位電路 93.2.3 STC89C51中斷技術概述 93.3 nRF24L01無線

15、模塊設計 103.3.1 n RF24L01 概述 10引腳功能及描述 113.3.3 nRF24L01射頻芯片特性 123.3.4 nRF24L01發(fā)送程序設計 163.4聲光報警模塊設計 17燈光提示電路 17聲音報警電路 173.5震動報警模塊設計 183.6按鍵模塊設計 184 軟件系統(tǒng)的設計 204.1軟件介紹 204.2 nRF24L01發(fā)送流程圖設計 214.3nRF24L01接收流程圖設計 214.4母機流程圖設計 224.5子機流程圖設計 235系統(tǒng)的調(diào)試及實驗結(jié)果 245.1調(diào)試流程 255.2實驗結(jié)果 256 結(jié)論 277 致 288 參考文獻 28附錄一：主機原理圖 2

16、0附錄二：從機原理圖 20附錄三：元件清單 20附錄四：NRF24L0發(fā)送模塊程序 20附錄五：NRF24L0接收模塊程序 201刖言1.1課題的背景與意義隨著科學技術的進步、社會狀況的良好發(fā)展，現(xiàn)代人們的生活節(jié)奏不斷加快，而 由于個人發(fā)展、家庭瑣事、社會競爭等諸多因素，人們常常使自己的大腦處于忙碌和 緊的狀態(tài)、長此以往容易導致自己記憶力下降， 出現(xiàn)忘東忘西的狀況，常常不記得自 己的手機、錢包、鑰匙放在何處。另外，隨著生活水平的不斷提高，逛街、購物、出 外旅行越來越受到人們的青睞，這些都是比較繁華熱鬧的地方，自己的錢包、手機不 知什么時候就被小偷偷走了，更要命的是那些帶著自己孩子外出的人們，

17、稍微不注意 自己的孩子就跑丟了。為了預防以上這些不好事情的發(fā)生，智能電子防丟器就出現(xiàn)在 我們的生活中并且很方便，很實用。智能電子防丟器有體積小，攜帶方便，環(huán)保，性能好等特點，對防止錢包、手機、 鑰匙、小孩等貴重物品的丟失有很好的用途，是現(xiàn)代生活所必不可少的物品 。本課 題設計的防丟器通過單片機系統(tǒng)分別控制發(fā)送模塊和接收模塊， 在保留聲音報警功能 的同時添加振動報警功能，這樣在噪雜的人群中能更好的發(fā)揮防丟器的優(yōu)勢，更有效 地解決物品丟失的問題。1.2 國外研究狀況及相關領域中已有的研究成果隨著社會的發(fā)展，時代的進步，防丟器將在人們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮著越來越大的作 用。因此，好多專家與學者對防丟器進行

18、了研究、分析及其設計。在2000年，朝輝設計了一款以UM375 108A編解碼芯片為核心的防丟器2，當母機和子機超過規(guī)定 圍時就會出現(xiàn)聲光報警。2010年密歌、王路設計了一款防丟器，它以PT2262/PT2272 編解碼集成芯片為核心3。該防丟器不僅有防丟功能，而且還具有查找功能。2014年郭明明、陽等人研究并設計了基于藍牙技術的雙向防丟器，該防丟器克服了原有防 丟器單項聲光報警的問題，開發(fā)了一種新型的防丟器 4。而本設計則是采用2.4GHz無線技術的NRF24L0優(yōu)線通信模塊進行短距離傳輸， 2.4GHz技術屬于國際性的頻段，抗干擾性強5。同時本設計在原有防丟器基礎上加以 震動報警功能，克服

19、了原有防丟器的缺陷和不足，具有結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，實用性強、 方便使用等優(yōu)點。這種震動報警功能在噪雜的人群中效果顯得尤為突出，更好的解決 了物品丟失以及兒童丟失的問題。1.3設計任務的分析本設計分為硬件電路部分和軟件編程部分。硬件電路的主要部分是STC89C5單片機和采用2.4G技術進行短距離通信的NRF24L01無線發(fā)送和接收模塊。該防丟器 運用NRF24L01無線發(fā)送和接收模塊在規(guī)定距離母機和子機進行正常信號傳輸，超出 距離母機和子機不能進行正常信號傳輸?shù)乃枷?，通過STC89C5單片機對母機或者子機接收的信息進行處理，并隨時更新母機、子機的信息，進而對聲光報警器和震動報 警器進行控制，以完成

20、信號不能正常傳輸就報警的任務。另外，本設計擁有結(jié)構(gòu)簡 單，價格低廉，安全性高，傳輸速率快等特點。本設計的軟件編程部分是以KeilC51軟件為開發(fā)平臺，使用C語言進行程序編寫 的。本此設計選用的是STC89C5單片機。單片機具有以下特性：結(jié)構(gòu)不復雜，安全性能高。處理功能強，速度快。低電壓低耗，體積小。價格低廉，使用方便。程序的循環(huán)利用率較高。1.4預期結(jié)果母機和子機通過無線模塊在10m的圍上能相互通信，當信號不能正常傳輸時，進 行聲光報警和震動報警。本設計的模塊主要包括STC89C5單片機控制模塊、NRF24L01 無線發(fā)送和接收模塊、聲光報警和震動報警模塊、燈光提示電路模塊以及按鍵查找模 緲。

21、2總體方案設計的論證2.1系統(tǒng)方案設計子機：子機主要包括STC89C51單片機控制模塊、NRF24L01無線發(fā)送和接收模塊、聲光報警模塊、燈光提示電路、晶振電路模塊以及復位電路模塊。如下圖2-1所示：圖2-1子機模塊母機：母機主要包括STC89C5單片機控制模塊、NRF24L0優(yōu)線發(fā)送和接收模塊、 聲光報警和震動報警模塊，復位電路模塊以及晶振電路模塊。如下圖2-2所示：圖2-2母機模塊圖2-2母機模塊2.2 模塊方案設計主控芯片方案方案一：采用 STC89C51單片機實現(xiàn)。STC89C51單片機具有安全性能高、 運行速度快、處理功能強、結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、體積小、價格低廉、易于調(diào)試 和維護等優(yōu)點

22、9，10。同時，STC89C51單片機易于開發(fā)，應用領域廣，技術掌握 較全面，技術運用能力較嫻熟。方案二：采用 MSP430F149單片機。MSP430F149單片機具有集成度高、功 能強大、可靠性高、運行速度快、功耗低等優(yōu)點m，12，但是考慮到本設計結(jié)構(gòu)簡單，不需要強大的功能做支撐，另外，MSP430F149單片機也有很多缺點，比如成本較高，開發(fā)周期較長等等。綜合考慮我們選擇STC89C51單片機作為本系統(tǒng)的微控制單元（英文縮寫為“MCU）。無線通信模塊方案方案一：采用集成芯片M7216。集成芯片 M7216屬于遙控編碼的一種，具有碼數(shù)量大，編碼重復率低，工作電壓低等優(yōu)點，但是集成芯片M72

23、16系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，功能難以實現(xiàn)。方案二：運用編解碼芯片PT2262/2272。編解碼芯片 PT2262/2272具有功耗低、價格低廉、應用領域廣、地址碼較多等優(yōu)點13，14，傳輸方式及結(jié)構(gòu)如下圖2-3所示：圖2-3 PT2262/2272芯片傳輸結(jié)構(gòu)圖據(jù)調(diào)查及其上圖表明，編解碼芯片PT2262/2272的缺點主要包括穩(wěn)定性差、 發(fā)射頻率較低、系統(tǒng)較復雜、實現(xiàn)功能較少（只能完成單向報警功能）等方面方案三：采用 2.4G技術進行短距離傳輸?shù)腘RF24L01無線發(fā)送和接收模塊。NRF24L01無線發(fā)送和接收模塊具有價格低廉、體積小、功耗低、穩(wěn)定性 好、運行速度快、抗干擾性強等優(yōu)點15。同時該模塊結(jié)構(gòu)

24、簡單，功能強大，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向報警。綜上所述，我們采用NRF24L0優(yōu)線發(fā)送和接收模塊作為本設計的通信模塊。3硬件電路設計3.1 STC89C51單片機主控模塊設計STC89C51單片機是一個低壓高性能8位單片機，片含 8k Flash閃存，512bytes的RAM 2K字節(jié)EEPROI存儲空間并且具有處理能力強，性能穩(wěn)定，功耗 低，價格低廉的優(yōu)點17。它完全兼容普通51單片機的指令和功能，并且可以獨自完成ISP在線編程功能。主要功能特性：1）8k可反復擦寫 Flash ROM ；2）32個雙向I/O 口；3）512x8bit 部 RAM4）可直接使用串口下載；5）帶2K字節(jié)EEPROM存儲空間

25、；6）三級加密程序存儲器；7）低功耗空閑和掉電模式；8）掉電后中斷可喚醒；9）8個中斷向量源；10）時鐘頻率介于 OMhz和24Mhz之間；11） 通用異步串行口（ UART；12 ）具有兩個16位的定時/計時器。引腳圖見圖3-1:U1234567891011-220141516 Q17 O1819201P10VCCP11P00P12P01P13P02P14P03P15P04P16P05P17P06RESETP07P30/RXDEA/VPP31/TXDALE/PP32/INT0PSENP33/INT1P27P34/T0P26P35/T1P25P36WRP24P37/RDP23X2P22X1P2

26、1GNDP20STC89C52圖3-1單片機管腳圖40393837363534 "33 ""323130292827262524232221STC89C5憚片機引腳介紹如下: 主電源引腳（2根）VCC（Pin40）:電源輸入，接+ 5V電源GND（Pin20）:接地線 外接晶振引腳(2根)XTAL1(Pin19):單片機中振蕩電路外部信號的引入接口。XTAL2(Pin18):單片機中振蕩電路的輸出接口。 控制引腳(4根)RST/VPP(Pi n9):具有復位功能的引腳。若該引腳在規(guī)定周期出現(xiàn)兩個連續(xù)的高 電平脈沖時，則對單片機進行初始化操作，恢復單片機原有的狀態(tài)。

27、ALE/PROG(Pin30)地址鎖存允許信號。一般情況下， STC89C51單片機對外部 信息訪問時，ALE能夠鎖存低8位字節(jié)的地址，另外， ALE端的脈沖輸出頻率是 振蕩器輸出頻率的六分之一，具有定時、降低成本的作用。PSEN(P in 29):外部存儲器信息讀取信號。當單片機讀取部存儲器信息時，PESN保持原有的狀態(tài)，當單片機讀取外部儲存器信息時，PESN在每個周期變化兩次。EA/VPP(Pin31):對訪問部、外部信號進行控制。當這個引腳接低電平時，單片 機將讀取外部信息指令，當這個引腳接高點平時，單片機首先讀取部儲存信息指令， 一旦訪問的地址圍大于部儲存器的圍時，單片機將自動讀取外部

28、儲存信息指令。另外， 當外部編譯器對部程序進行編譯時，可輸入編程電壓VPP 雙向I/O端口( 4組)STC89C5憚片機有4組8位的可編程I/O 口，分別位P0 P1、P2、P3 口，對于 每一組I/O端口而言都包含8個引腳，4組I/O端口一共有32個引腳18。P0口(Pin39Pin32): P0端口是一個沒有部上拉電阻的8位雙向輸入、輸出端 口。此時該端口輸出低電平為0,輸出高電平則為高阻態(tài)，因此在眾多情況下加上拉 電阻是非常有必要的。比如該端口作為普通的輸入、輸出端口或者該端口對NP型管進行驅(qū)動時。另外，該端口還可以用作復用總線，提供 8位數(shù)據(jù)和低8位地址。該端口 的弓I腳依次命名為 P

29、0.0、P0.1,、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7。P1 口(Pin1Pin8): P1端口是一個部含有上拉電阻的8位雙向輸入、輸出端口。 該端口可同時對四個負載進行驅(qū)動，當輸入 1時為高點平，當該端口作為輸入口時， 被拉低的引腳可輸出一個電流。該端口的引腳依次命名為P1.0、P1.1,、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7。P2D(Pin21Pin28): P2端口也是一個部含有上拉電阻的 8位雙向輸入、輸出 端口。該端口也可同時對四個負載進行驅(qū)動，當輸入1時為高點平，可作為輸入口。該端口的弓I腳依次命名為 P2.0、P2.1,、P2.2、P

30、2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7。P3D(Pin 10Pin17): P3端口同樣也是一個部含有上拉電阻的 8位雙向輸入、 輸出端口。該端口同樣可對四個負載進行驅(qū)動，當輸入 1時為高點平，當該端口作為 輸入口時，被拉低的引腳可輸出一個電流。該端口的引腳依次命名為P3.0、P3.1,、P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.6、P3.7。3.2單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)指的就是運用較少的元器件， 組成一個能夠正常運行的系統(tǒng)，一 般情況下，我們把最小系統(tǒng)看作是應用系統(tǒng)的核心19。該系統(tǒng)包括STC89C5單片機, 時鐘電路，復位電路。該系統(tǒng)原理框圖如下圖 3-2所示：圖3-2單

31、片機最小系統(tǒng)原理框圖時鐘電路晶振是STC89C5單片機系統(tǒng)中不可或缺的元件，就晶振供給的時鐘頻率角度而 言，時鐘頻率越低，單片機系統(tǒng)的運行速度就越慢，時鐘頻率越高，單片機系統(tǒng)的運 行速度就越快。晶振的存在主要是為單片機系統(tǒng)提供時鐘信號的20 o而對于STC89C51 單片機的時鐘信號而言，它包括部時鐘和外部時鐘兩種模式，如下圖3-3所示是STC89C51單片機部時鐘結(jié)構(gòu)框圖。在單片機系統(tǒng)本身存在的振蕩電路基礎上，用晶 振與單片機的18、19引腳相連接，然后再并聯(lián)接入兩個電容就構(gòu)成了自激振蕩器， 此時便可產(chǎn)生單片機所需的時鐘信號。兩個電容的主要功能是穩(wěn)頻和加快振蕩速度。 電容數(shù)值的大小介于5pF

32、和30pF之間，最常用的電容值是30pF,振蕩頻率的數(shù)值介 于1.2Mhz和12Mhz之間，最常用的是 6Mhz和12Mhz圖3-3 STC89C52部時鐘電路322復位電路在電路電源接通的前提下，如果 STC89C5單片機的RESET引腳能夠滿足以下兩 個條件：1、從電源正極植入高電平；2 、高電平脈沖持續(xù)兩個周期的時間。那么單片機就會執(zhí)行復位操作。另外，如果該引腳一直處于高電平植入狀態(tài)， 那 么單片機部將不斷執(zhí)行復位操作。 對于復位電路而言，它分為自動復位電路和手動復 位電路兩種模式，而本設計采用的是自動復位電路，自動復位操作主要是通過電容的 充放電功能來完成的，當電壓的上升時間小于1ms

33、時，單片機就可以完成自動復位21+5本設計的自動復位框圖如下 3-4所示:GNDAC3R410K10ufRESET圖3-4 STC89C51復位電路中斷技術概述中斷技術是由單片機部的中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)的，它的主要作用是對主程序進行管理和監(jiān)控，并且當中斷系統(tǒng)發(fā)出中斷指令時，單片機應及時作出響應并執(zhí)行中斷操作22， 23。中斷技術的具體操作步驟如下：首先由中斷系統(tǒng)發(fā)出中斷指令，然后對這一指令 進行判斷，若中斷指令被允許，那么單片機就停止執(zhí)行現(xiàn)有的程序，接著執(zhí)行并處理中斷系統(tǒng)發(fā)出的中斷指令，待到中斷指令執(zhí)行完成后，單片機再轉(zhuǎn)到程序中斷的地方， 繼續(xù)執(zhí)行主程序。如下圖3-5所示是程序中斷的處理過程。!斷服

34、務秤序圖3-5中斷過程對于單片機系統(tǒng)而言，中斷技術在其運行過程中發(fā)揮著重要的作用。 假如單片機 部無中斷系統(tǒng)，那么單片機在運行過程中就要對單片機系統(tǒng)中的服務請求進行查詢， 這樣不僅浪費大量的時間，而且單片機的工作效率也大大降低了。 故在單片機中采用 中斷技術是非常必要的。3.3 nRF24L01無線模塊設計3.3.1 n RF24L01 概述本設計采用 NRF24L01無線通信模塊實現(xiàn)母機、子機之間的通信，它是由 nRF24L01芯片制作而成的，nRF24L01無線收發(fā)器芯片的工作頻率在ISM頻段規(guī)定的圍，一般介于2.4GHz和2.5GHz之間，可對近距離無線信號進行單向發(fā)送和單向接收。同時，

35、該芯片具有體積小，功率損耗低，實用性強，性能穩(wěn)定， 電路結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，另外，該芯片還采用了高斯頻移鍵控GFSK的調(diào)制方式，并在芯片部創(chuàng)建了鏈路層，為此該芯片能夠?qū)崿F(xiàn)很多功能，比如自動應答、自 動重發(fā)、地址碼檢測、循環(huán)冗余校驗碼檢測等24。該芯片的數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbit/s 或者2Mbit/s，一般采用串行外圍接口SPI與微控制單元相連接的方式設置芯片參數(shù)，以便更好進行數(shù)據(jù)傳輸，對于串行外圍接口而言，它的傳輸 速率一般介于 0Mbit/s至U 8Mbit/s 之間，工作電壓介于1.9V至U 3.6V之間，并且它還擁有125個射頻傳輸信道供我們選擇25。另外，針對無線通信模塊而言，它主要是由頻

36、率發(fā)生器增強型SchockBurstTM模式控制器功率放大器、時鐘處理器、晶體振蕩器調(diào)制器、頻率合成器、解調(diào)器輸出功率信道的選取以及協(xié)議的配置組成。 此模塊進行信號收發(fā)時，消耗的電流較低，調(diào)查數(shù)據(jù)如下：當無線收發(fā)模塊進行信號 發(fā)送時，消耗的電流量是9.0mA,在對信號進行接收時消耗的電流量是 12.3mA特別 是在空閑模式或者關機模式下該模塊消耗的電流量更少。隨著時代的進步，科學技術的發(fā)展，n RF24L01芯片在無線通信領域發(fā)揮的作 用越來越大，應用領域也越來越廣泛。n RF24L01芯片不僅被運用到鍵盤、鼠標等小型設備中，而且還用到日常生活中的防盜系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、勘測系統(tǒng)等大 型設備中。另

37、外，由于人們對無線傳輸?shù)囊笥鷣碛撸琻 RF24L01芯片技術也不斷得到更新和完善，當前國外無線研究技術組織對n RF24L01芯片技術進行創(chuàng)新，并在某些領域取得了較好的成果。故本設計采用具有2.4G技術的 nRF24L01無線發(fā)送和接收模塊進行短距離通信，這樣更能保證傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?32引腳功能及描述nRF24L01的電路圖引腳如圖3-6所示TOD-y-TCSNANT2AXT115MISO13n11VDD PA圖3-6 NRF24L01引腳圖各引腳功能如下：CE傳送數(shù)據(jù)RX或接收數(shù)據(jù)TX模式選擇；CSN SCK MOSI MISO串行外圍接口，用于與 nRF24L01芯片相連接;I

38、RQ:中斷引腳；VDD電源輸入端；VSS電源接地端；XC2 XC1:晶體振蕩器模擬輸出、輸入引腳；VDD_PA為射頻的功率放大器提供+1.8 V電源；ANT1,ANT2 天線接口；IREF :參考電流輸入引腳通過以上對n RF24L01引腳功能的研究與分析，再加以對設計模型的考慮,制作出了本設計的 pcb圖及其實物圖，如下圖3-7所示：圖3-7 NRF24L01模型圖和實物圖射頻芯片特性一、射頻通道nRF24L01的工作頻率可選擇的圍是2.400GHz到2.483GHz，每個頻道的帶寬是1MHz （ 1Mbps速率）或 2MHz （2Mbps速率），nRF24L01無線射頻通道的工 作頻率是由

39、六位寄存器RF_CH確定的，并且射頻通道的工作頻率將對射頻通道運用的中心頻率起到?jīng)Q定性作用。我們可由下列公式計算出射頻通道工作頻率即：F0= （2400+RF_CH MHz對于射頻通道而言，如果發(fā)送端和接收端的射頻通道設定不相同即它們不在一個信道傳輸，那么兩者就不能實現(xiàn)通信。為此我們在收發(fā)信號時，應當把 兩者的射頻通道設定為同一條，才能實現(xiàn)通信。但是對于具體的情況還需具體 分析，比如當射頻通道的帶寬是2MHz時，我們必須設定 RF_C H寄存器的容不大于2，否則將影響發(fā)送端和接收端之間的通信。二、工作模式通過對寄存 器PWR_UP,PRIM_RXffi使能 端CE引腳的設定，我們可以把 nRF

40、24L01設定為四種模式，包括發(fā)送模式，接收模式，空閑模式和關機模式， 如下表3-1所示：表3-1 nRF24L01 工作模式表模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接收模式111發(fā)送模式101數(shù)據(jù)在TXFIFO寄存器中發(fā)送模式101 0停留在發(fā)送模式直到數(shù)據(jù)發(fā)送完空閑模式U101TXFIFO為空空閑模式I10無數(shù)據(jù)傳輸關機模式0三、數(shù)據(jù)包處理方式對nRF24L01無線發(fā)送和接收模塊而言，它采用兩種方式對數(shù)據(jù)包進 行處理，一種是 ShockBurstTM 模式，另一種是增強型ShockBurstTM 模式，這兩種數(shù)據(jù)包的處理方式都是將微控制單元MCU與nRF24L01無線發(fā)送和接

41、收模塊通過串行外圍接口SPI相互連接起來26。(1) ShockBurstTM 模式當運用ShockBurstTM模式對信號進行接收時，如果接收端收到準確的地 址和數(shù)據(jù)，那么這時接收端通過中斷請求IRQ告知微控制單元 MCU信息已準確收到，接著微控制單元通過RXFIFO寄存器讀取接收到的地址和數(shù)據(jù)。運用這一模式進行數(shù)據(jù)和地址發(fā)送時，可以自動生成循環(huán)冗余校驗碼，當數(shù)據(jù)完全發(fā) 送完畢后，接收端的中斷請求IRQ告知微控制單元 MCU信息已發(fā)出，這樣就能大大減少了微控制單元MCU寸信息確定性的查詢時間，從而提高了工作效率。另外，在nRF24L01無線通信模塊的部含有兩類寄存器，一類是RXFIFO寄存器

42、,另一類是TXFIFO寄存器，無論是在收發(fā)模式，關機模式還是在空閑模式下， 微控制單元 MCU都可以對FIFO寄存器進行訪問。(2) 增強型ShockBurstTM模式對于增強型ShockBurstTM模式而言，它在保持微控制單元MCU工作量的基礎上，又同時擁有自動應答功能和自動重發(fā)功能。它的主要流程為：首先由 發(fā)送端發(fā)出信號，當接收端接收所發(fā)出的地址和數(shù)據(jù)，則通過自動應答功能對 發(fā)送端進行回復，然后發(fā)送端對反饋信息進行檢測。若信息檢測無誤，那么發(fā)送端繼續(xù)發(fā)送下一條信息，如果信息檢測有誤，那么就執(zhí)行自動重發(fā)功能，直到信息傳輸無誤為止。另外對于增強型ShockBurstTM模式下的應答和重發(fā)功能

43、都是自動運行的，無需人工操作。由此可以看出采用增強型ShockBurstTM模式對數(shù)據(jù)包進行處理具有功率損耗低、成本低、抗干擾性強等優(yōu)點。經(jīng)過綜合考慮，因此本設計我們采用增強型ShockBurstTM模式對數(shù)據(jù)包進行處理。四、自動應答功能自動應答功能主要是為信息接收端服務的。自動應答功能指的是當接收端接收到信號時，那么接收端便自動對發(fā)送端進行信息反饋，以便很好的對信息 的準確性進行檢測。當信息確認無誤后，系統(tǒng)便進入正常工作狀態(tài)。這個功能 在很大程度上降低了微控制單元MCU的工作量，減少了電流損耗，大大提高了工作效率27。五、自動重發(fā)功能自動重發(fā)功能主要是為信息發(fā)送端服務的。當發(fā)送端檢測到接收端

44、反 饋信息無誤時，那么隨后系統(tǒng)將進入正常工作模式，若發(fā)送端沒有要發(fā)送的數(shù) 據(jù)時，這時發(fā)送端則進入空閑模式下。一旦檢測到反饋信息出現(xiàn)錯誤時，這時 系統(tǒng)自動返回到發(fā)送模式對錯誤數(shù)據(jù)進行重新發(fā)送，直到數(shù)據(jù)準確無誤為止28。六、 數(shù)據(jù)包格式，數(shù)據(jù)包識別PID及其循環(huán)冗余 CRC校驗增強型ShockBrustTM模式下的數(shù)據(jù)包格式如下表3-2所示：.、八刖導碼地址（35字節(jié)）9位（標志位）數(shù)據(jù)（132字節(jié)）CRC 校驗(0/1/2 )ShockBurstTM模式下的數(shù)據(jù)包格式如表3-3 :前導碼地址（35字節(jié)）數(shù)據(jù)（132字節(jié)）CRC 校 驗(0/1/2 )前導碼的作用主要是對脈沖編碼0或1進行檢測，在

45、進行數(shù)據(jù)傳輸時加上前導碼，而在數(shù)據(jù)接收端則把前導碼除去。地址主要是指的接收地址，地址寬度介于3個字節(jié)到5個字節(jié)之間，當數(shù)據(jù)進行傳輸時，數(shù)據(jù)包在信道中可自行配置地址，而在接收端再把配置地址自 動去除。標志位一共有 9位，其中兩位代表數(shù)據(jù)包識別位，其他7位保留以滿足將來產(chǎn)品所需。數(shù)據(jù)包識別PID的主要作用就是為了對新數(shù)據(jù)包和舊數(shù)據(jù)包進行 區(qū)分，當接收到新數(shù)據(jù)包時，PID值加1;反之，PID值保持不變。數(shù)據(jù)位介于1字節(jié)到32字節(jié)之間，在通信過程中，必須保證發(fā)送端和接 收端數(shù)據(jù)位數(shù)相同，否則接收端接收錯誤。對于接收到的數(shù)據(jù)寬度一般通過 RX_PW_P）寄存器進行設定，x的取值介于0到5之間。循環(huán)冗余校

46、驗碼 CRC的作用主要是對信息的準確性進行檢測，以便保證 信息的完整性和可靠性。檢測的部分主要包括地址、PID和有效數(shù)據(jù)等，如果循環(huán)冗余碼出現(xiàn)錯誤時，那么接收端則不對數(shù)據(jù)包進行接收。下圖3-8是數(shù)據(jù)包識別 PID的生成和檢測框圖：圖3-8數(shù)據(jù)包識別 PID的生成和檢測框圖由上圖可得出以下結(jié)論：（1） 發(fā)送端：每當發(fā)送一個新的數(shù)據(jù)包，PID值就會加1。（2） 接收端：對于接收端而言，讓新接收的數(shù)據(jù)包PID值與上次接收數(shù)據(jù)包的PID值進行比較，假如兩次PID值不相同，則認為此數(shù)據(jù)包為新數(shù)據(jù)包， 系統(tǒng)對其進行接收。假如兩次PID值不同，然后再對兩次循環(huán)冗余碼CRC進行比較，如果兩者相同，則認為是舊數(shù)

47、據(jù)包直接丟棄。若循環(huán)冗余碼CRC不同，則認為是新數(shù)據(jù)包，系統(tǒng)對其進行接收。七、載波檢測在采用增強型 ShockBurstTM模式進行數(shù)據(jù)包處理時，載波檢測將發(fā)揮很 重要的作用。在數(shù)據(jù)包傳送過程中，如果數(shù)據(jù)包丟失率增加，那么這時我們就 在接收端對傳輸通道CD值進行檢測，當 CD值為高電平時，表明此通道傳輸數(shù)據(jù)過多，出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象，這時我們采取的方式就是改變傳輸通道。當CD值為低電平時，表明此通道可進行正常的數(shù)據(jù)傳輸。八、數(shù)據(jù)通道當nRF24L01無線通信模塊設置為接收模式時，接收端可同時對六路通道不同，地址不同，速率相同的數(shù)據(jù)進行接收。對于數(shù)據(jù)通道而言，它是由寄 存器EN_RXADD來設定的，一般

48、情況下，只有通道0和通道1處于開啟狀態(tài)。另外，這些數(shù)據(jù)通道都通過寄存器RX_ADDR_PX武予各自不同的地址 （x的取值為 0 至U 5,其中 RX_ADDR_P（和 RX_ADDR_P1 的地址是 40 位, RX_ADDR_P2到 RX_ADDR_P的地址為32位共用地址再加上各自調(diào)節(jié)的低8位地址）四。334 n RF24L01發(fā)送程序設計當nRF24L01無線通信模塊發(fā)送數(shù)據(jù)時，起初應該把 nRF24L01設定為發(fā)射模式，然后通過串行外圍接口SPI將nRF24L01無線通信模塊與 STC89C51單片機相連接，緊接著將接收節(jié)點地址TX_ADDF以及有效數(shù)據(jù) TX_PLD按照先后順序輸入到

49、n RF24L01無線通信模塊的儲存器中，在這一過程中，對于接收節(jié)點 地址TX_ADDR只需輸入一次就行了， 而對于有效數(shù)據(jù) TX_PLD則必須在滿足 CSN 為高電平的條件時連續(xù)輸入。接下來設定CE引腳為高電平并且維持10ys以上，最后經(jīng)過130“ 后再對數(shù)據(jù)進行發(fā)送。如果nRF24L01無線通信模塊的接收端打開了自動應答模式，那么數(shù)據(jù)發(fā)送后就等待接收端信號的回應，通過接 收端的反饋數(shù)據(jù)對信息的準確度進行判斷，如果反饋的地址與發(fā)送的地址相一致，那么數(shù)據(jù)傳輸成功，這時設定TX_DS為高電平并把 TX_FIFO寄存器中的數(shù)據(jù)刪除：但是假如接收端反饋的地址與發(fā)送的地址不相符合，此時保留TX_FIF

50、O寄存器中的數(shù)據(jù)，發(fā)送端通過自動重發(fā)功能對數(shù)據(jù)進行發(fā)送，直到數(shù)據(jù)傳輸成 功或者重發(fā)次數(shù) ARC大于設定的值；如果發(fā)送次數(shù)大于設定的值，那么這時就 把MAX_RT或者TX_DS設定為高電平，把中斷請求IRQ設定為低電平，通過數(shù)據(jù)接口告知微控制單元MCU然后微控制單元進行處理，直到數(shù)據(jù)傳輸成功30。那么發(fā)送端和接收端通信成功后，如果還有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，那么系統(tǒng)就進入正 常收發(fā)模式，如果沒有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，那么系統(tǒng)就進入空閑模式。如下圖3-9所示是nRF24L01發(fā)送數(shù)據(jù)的時序圖：3.4 聲光報警模塊設計燈光提示電路+5D2LEDYR141P3 72. 2K圖3-10燈光提示電路發(fā)光二極管英文縮寫為LE

51、D它能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光，具有轉(zhuǎn)化率高、熱量 低、體積小、功耗低、壽命長、環(huán)保、應用領域廣泛等優(yōu)點。本設計采用發(fā)光二極管 與電阻串聯(lián)的形式作為燈光提示電路， 當物品丟失的時候，給予人們燈光警示。在此 串聯(lián)電路中，由于電源供電電壓為+5V,而發(fā)光二極管的供電電壓為+3V,因此串聯(lián)一 個電阻起到分壓的作用。聲音報警電路GND圖3-11聲音報警電路蜂鳴器指的就是一種能夠發(fā)出聲音的電子器件，它是采用直流電壓供電的方式對蜂鳴器進行供電的。按照結(jié)構(gòu)原理可以分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種，根據(jù)驅(qū)動方式的不同可以 分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器，有源蜂鳴器是由直流電壓驅(qū)動 的，而無源蜂鳴器是由方波驅(qū)動的。它

52、的應用領域廣泛，主要運用到，汽車部設備， 報警器等電子產(chǎn)品中31。結(jié)合上圖可知本設計的聲音報警電路是由一個 PNP型三極 管，一個有源蜂鳴器和一個限流電阻組成。此電路采用PNP型三極管，Q1只起到開關的作用，當基極輸入低電平時，三極管被導通，蜂鳴器發(fā)出報警聲，而當基極輸入 高電平時，三極管停止工作，蜂鳴器不發(fā)出報警聲。當物品丟失時，該電路給予人們 聲音報警警示。3.5震動報警模塊設計M13v圖3-12震動報警電路由上圖可知震動報警電路主要由兩個電阻， 一個電機，一個PNF型三極管和一組 偏心塊組成。可調(diào)偏心塊安裝在電機轉(zhuǎn)子軸的兩側(cè)，當電機旋轉(zhuǎn)時，偏心塊就會產(chǎn)生激振力，當轉(zhuǎn)子的平衡量超出設定的圍

53、時，電機就會震動。而且轉(zhuǎn)子超出平衡量越大， 電機震動就會越劇烈。本設計選用 3v震動電機來提醒主人防丟，更加增加了設計的 可靠性。3.6按鍵模塊設計對于按鍵來說，它可以分為獨立按鍵和矩陣式按鍵兩種模式， 獨立按鍵具有結(jié)構(gòu) 簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性強的優(yōu)點，而矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)較復雜，不適合用在簡單的電路中。 通過考慮本設計的實際狀況，最終決定使用獨立式按鍵。本設計按鍵模塊的主要作用是母機對子機的查找。當按下母機上的按鍵時，子機 就會出現(xiàn)燈光報警和聲音報警。它的工作原理主要是當按下按鍵時，就會在單片機的 輸入、輸出接口輸入低電平，那么此時單片機出現(xiàn)短路狀態(tài)， 母機和子機之間不能進 行正常通信。而當按鍵維持現(xiàn)

54、狀的情況下，單片機的輸入、輸出接口輸入的是高電平， 此時能夠保持母機和子機進行通信。另外，在按鍵的過程中會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。解決這種現(xiàn)象的方式一般分為硬件去抖 動和軟件去抖動。硬件抖動就是我們平常所說的電平不穩(wěn)定， 這種抖動持續(xù)的時間圍 是10? 200ms硬件去抖動就是及時對硬件電路進行處理，而軟件去抖動則是跳過抖 動的時間，等到按鍵保持穩(wěn)定的時候，再對其進行處理昭。本設計采用的是軟件去抖 動的方式。軟件去抖動是這樣實現(xiàn)的，當有低電平出現(xiàn)時對其進行延遲， 延遲時間保持10? 200ms之后，再對輸入、輸出接口進行檢測，如果此時值為1,則把它當做干擾信號，如果值為0,則執(zhí)行相應的程序。如下圖3-13所示是按腳模塊的電路部S1SW-PBP17G ND圖3-13按鍵電路4軟件系統(tǒng)的設計4.1軟件介紹Keil C51是進行C語言編寫，調(diào)試、運行的有效平臺，是由美國公司Keil Software 開發(fā)研制的，另外，C語言具有結(jié)構(gòu)規(guī)，可讀性強，容易維護與調(diào)試，使用簡潔方便 等優(yōu)點昭o我們采用這兩種語言進行一個模塊的編程就能夠深刻體會到兩種語言