1.2设计目标
该设计是由硬件电路和软件编程两大部分构成。硬件电路部分主要是由STC89C52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[2],晶振电路,复位电路,报警电路等组成[3]。为了防止自己宝贵物品丢失或遗落,将从机放置于需要保护的物品上,当物品距离主机位置超出一定范围时,主机上的蜂鸣器就会响起,振荡器就会持续振动,警示主人物品正在远离主机,东西有可能丢失或者遗落丢失,这时主人就能够及时采取防范措施,保护好物品,从而达到防止物品丢失的功效。
2方案设计与论证
2.1系统方案设计
根据无线防丢器的设计原理,本设计主要的控制器件采用STC89C52单片机控制器,线接收和发送模块采用nRF24L01单片无线收发器芯片。
主机:由STC89C52单片机控制模块、nRF24L01无线发送和接收模块、声光报警以及振动报警模块组成。如下图2-1所示:
从机:由STC89C52单片机控制模块、nRF24L01无线发送和接收模块、声光报警模块、晶振电路模块、灯光提示电路以及复位电路模块组成。如下图2-2所示:
2.2模块方案设计
2.2.1电源模块
方案一:设计采用干电池供电,轻便快捷,便于随身携带,但是电池电量会随着时间有所变化,有可能会干扰到信号的准确度。
方案二:设计采用直流稳压电源,主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组合而成,电路比较简单方便。
综合考虑nRF24L01无线通信模块和STC89C52单片机控制模块对电源的要求,选择方案一。
2.2.2控制模块
方案一:采用型号为MSP430F149的单片机。 MSP430F149单片机具有可靠性较高、功能强大,集成度高,片上外围模块丰富,开发环境方便高效,功耗低、扩展较灵活等优点[4,5],在仪表盘仪器、专用自动化管理及控制等领域应用比较广泛,但是由于涉及到该设计结构简易,不需要采用强大的功能做基础。另外,MSP430F149型单片机也有价格昂贵,开发周期较长等缺点。
方案二:采用型号为STC89C52的单片机。STC89C52单片机具有安全性能高、运行速度较快、处理功能较强、结构简单、功耗低、体积小、价格便宜、易于调试和维护等优点[6,7]。并且STC89C52型单片机相比较更容易研发,支持在线下载程序,应用领域广,技术运用能力较娴熟。文献综述
综合以上优缺点的考虑选择STC89C52单片机作为本系统的主要控制模块,即方案二。
2.2.3无线通信模块
方案一:使用通过2.4G技术进行短距离通信传输的nRF24L01无线发送和接收模块。nRF24L01无线模块具有价格低廉、体积小、功耗低、稳定性好、运行速度快、抗干扰性强等优点[8]。同时该模块结构非常简单,功能强大,能够实现双向报警。
方案二:使用PT2262/2272编码解码电路芯片。PT2262/2272编解码芯片具有应用领域广、功耗低、ID可以识别、地址码较为丰富等优点[9,10]。但是,编解码芯片PT2262/2272的缺点主要有系统较为复杂、稳定性差、发射频率偏低、实现功能较少且只能完成单向报警功能等。
方案三:使用M7216集成芯片。M7216集成芯片的优点是电压较低,内码数量较为庞大,降低编码的重复机率,但是它的缺点是译码的部分必须要使用到可编程的逻辑器件,实现系统功能比较复杂,初学者不易接受。
因此,本设计的通信模块选择采用nRF24L01无线发送和接收模块,即方案一。
3电路设计
3.1单片机主控模块的设计