郑州工业应用技术学院本科生毕业论文 智能无线防丢器设计
Abstract
Abstract:The issue of anti-lost design is closely related to modern people's lives, is the era of progress, the results of scientific and technological development. The design is divided into two parts of the base unit and the handset, the base unit includes TC89C51 MCU control module, NRF24L01 wireless transmission and reception module, sound and light alarm and vibration alarm module, reset circuit module and oscillator circuit module. Including major STC89C51 slave MCU control module, NRF24L01 wireless transmission and reception module, sound and light alarm module, lighting tips circuit, crystal oscillator circuit module and reset circuit module. Because the base unit and handset are contained using 2.4G technology NRF24L01 wireless communication module, so the base unit and the handset can send and receive signals. When the distance between the two does not exceed the specified range, NRF24L01 the transmitter configured to transmit mode, the data is sent, the corresponding NRF24L01 receiving end configured to receive data reception mode, when receiving the sender receives the data, and then the sender response signal transmission, machine tools and so on to complete a sub-machine communication. However, when the distance of the base unit and the handset exceeds a predetermined range, then the data can not be transmitted by the base unit received quilt machine, then the handset will not have the base unit transfer acknowledge signal within a predetermined period of time than the sender to the receiver can not receive response signal sent from the console, but this time the base unit and the handset can not be normal communication, data transmission failure, machine tools sound and light alarm and vibration alarm, the handset appears sound and light alarms. The design to be in the original anti-lost, based on the vibration alarm 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 noisy crowd the effect is particularly prominent.
Keywords: NRF24L01; Anti lost alarm; STC89C51
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郑州工业应用技术学院本科生毕业论文 智能无线防丢器设计
目 录
1 前言 ................................................................................................................................................. 1
1.1课题的背景与意义 ............................................................................................................... 1 1.2国内外研究状况及相关领域中已有的研究成果 .......................................................... 1 1.3设计任务的分析 .................................................................................................................... 1 1.4预期结果 ................................................................................................................................. 2
2 总体方案设计的论证 ........................................................................................................... 3
2.1系统方案设计 ........................................................................................................................ 3 2.2模块方案设计................. ......................................................................................................... 4
2.2.1主控芯片方案 ............................................................................................................ 4 2.2.2无线通信模块方案................................................................................................... 4
3 硬件电路设计 ........................................................................................................................... 6
3.1 STC89C51单片机主控模块设计 ...................................................................................... 6 3.2单片机最小系统 .................................................................................................................... 8
3.2.1时钟电路 ..................................................................................................................... 8 3.2.2复位电路 ..................................................................................................................... 9 3.2.3 STC89C51中断技术概述 ....................................................................................... 9 3.3 nRF24L01无线模块设计 .................................................................................................. 10
3.3.1 nRF24L01概述 ....................................................................................................... 10 3.3.2引脚功能及描述 ..................................................................................................... 11 3.3.3 nRF24L01射频芯片特性 ..................................................................................... 12 3.3.4 nRF24L01发送程序设计 ..................................................................................... 16 3.4声光报警模块设计 ............................................................................................................ 17
3.4.1灯光提示电路 .......................................................................................................... 17 3.4.2声音报警电路 .......................................................................................................... 18 3.5震动报警模块设计 ............................................................................................................. 18 3.6按键模块设计 ...................................................................................................................... 19
4 软件系统的设计 .................................................................................................................... 20
4.1软件介绍 ............................................................................................................................... 20 4.2 nRF24L01发送流程图设计 ............................................................................................. 21 4.3nRF24L01接收流程图设计 ............................................................................................... 22 4.4母机流程图设计 .................................................................................................................. 23 4.5子机流程图设计 .................................................................................................................. 24
5 系统的调试及实验结果 .................................................................................................... 25
5.1调试流程 ............................................................................................................................... 25
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5.2实验结果 ............................................................................................................................... 25
6 结论 ............................................................................................................................................... 27 7 致谢 ............................................................................................................................................... 28 8 参考文献 .................................................................................................................................... 29 附录一：主机原理图 ................................................................................................................. 30 附录二：从机原理图 ................................................................................................................. 30 附录三：元件清单 ....................................................................................................................... 30 附录四：NRF24L01发送模块程序 ..................................................................................... 30 附录五：NRF24L01接收模块程序 ..................................................................................... 30
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1 前言
1.1课题的背景与意义
随着科学技术的进步、社会状况的良好发展，现代人们的生活节奏不断加快，而由于个人发展、家庭琐事、社会竞争等诸多因素，人们常常使自己的大脑处于忙碌和紧张的状态、长此以往容易导致自己记忆力下降，出现忘东忘西的状况，常常不记得自己的手机、钱包、钥匙放在何处。另外，随着生活水平的不断提高，逛街、购物、出外旅行越来越受到人们的青睐，这些都是比较繁华热闹的地方，自己的钱包、手机不知什么时候就被小偷偷走了，更要命的是那些带着自己孩子外出的人们，稍微不注意自己的孩子就跑丢了。为了预防以上这些不好事情的发生，智能电子防丢器就出现在我们的生活中并且很方便，很实用。
智能电子防丢器有体积小，携带方便，环保，性能好等特点，对防止钱包、手机、钥匙、小孩等贵重物品的丢失有很好的用途，是现代生活所必不可少的物品[1]。本课题设计的防丢器通过单片机系统分别控制发送模块和接收模块，在保留声音报警功能的同时添加振动报警功能，这样在噪杂的人群中能更好的发挥防丢器的优势，更有效地解决物品丢失的问题。
1.2 国内外研究状况及相关领域中已有的研究成果
随着社会的发展，时代的进步，防丢器将在人们日常生活中发挥着越来越大的作用。因此，好多专家与学者对防丢器进行了研究、分析及其设计。在2000年，张朝辉设计了一款以UM3758—108A编解码芯片为核心的防丢器[2]，当母机和子机超过规定范围内时就会出现声光报警。2010年刘密歌、王路设计了一款防丢器，它以 PT2262/PT2272 编解码集成芯片为核心[3]。该防丢器不仅有防丢功能，而且还具有查找功能。2014年郭明明、韩阳等人研究并设计了基于蓝牙技术的双向防丢器，该防丢器克服了原有防丢器单项声光报警的问题，开发了一种新型的防丢器[4]。
而本设计则是采用2.4GHz无线技术的NRF24L01无线通信模块进行短距离传输，2.4GHz技术属于国际性的频段，抗干扰性强[5]。同时本设计在原有防丢器基础上加以震动报警功能，克服了原有防丢器的缺陷和不足，具有结构简单，功耗低，实用性强、方便使用等优点。这种震动报警功能在噪杂的人群中效果显得尤为突出，更好的解决了物品丢失以及儿童丢失的问题。
1.3设计任务的分析
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本设计分为硬件电路部分和软件编程部分。硬件电路的主要部分是STC89C51单片机和采用2.4G技术进行短距离通信的NRF24L01无线发送和接收模块[6]。该防丢器运用NRF24L01无线发送和接收模块在规定距离内母机和子机进行正常信号传输，超出距离母机和子机不能进行正常信号传输的思想，通过STC89C51单片机对母机或者子机接收的信息进行处理，并随时更新母机、子机的信息，进而对声光报警器和震动报警器进行控制[7]，以完成信号不能正常传输就报警的任务。另外，本设计拥有结构简单，价格低廉，安全性高，传输速率快等特点。
本设计的软件编程部分是以KeilC51软件为开发平台，使用C语言进行程序编写的。
本此设计选用的是STC89C51单片机。单片机具有以下特性： ·结构不复杂，安全性能高。 ·处理功能强，速度快。 ·低电压低耗，体积小。 ·价格低廉，使用方便。 ·程序的循环利用率较高。
1.4预期结果
母机和子机通过无线模块在10m的范围内上能相互通信，当信号不能正常传输时，进行声光报警和震动报警。本设计的模块主要包括STC89C51单片机控制模块、NRF24L01无线发送和接收模块、声光报警和震动报警模块、灯光提示电路模块以及按键查找模块[8]。
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