基于单片机的小件物品无线寻找系统

王韦舒 安霆 何冬冬

【摘要】 为方便寻找生活中的常被忘记放置位置的小件物品，本文设计了一种基于单片机的主动式无线寻物系统，该系统采用51单片机作为控制器，控制无线收发芯片进行寻物信号的发送和接受，通过声光模块产生寻物语音和灯光指示，实现了对物品的寻找，具有较好的应用价值。

【关键词】 单片机 无线收发芯片 声光模块 控制

目前，家庭或办公中个人物品越来越多，人们经常由于找不到某些亟需的物件而浪费时间和烦恼。为了便捷的找到某些常用物品，考虑采用基于单片机的无线收发技术来实现小件物品的寻找，在容易遗漏的小物品上放置接收器，当需要而又找不到时，通过发射控制器发出寻物信号，接收器发出声光引导人们快速找到需要的物品。

一、系统设计思想

目前对于小物品的寻找已经存在一些成型的产品，其解决方案以无线遥控技术为基础，主要以被动式为主，即将发射器置于被寻找物品一侧，一直上电工作，接收器置于用户一侧，当接受不到信号时接受器声、光指示，表明物品需要被寻找[1]。该模式主要缺点为：发射器和接收器一直工作，能耗较大，而且这种被动工作方式实际提醒的是范围概念，不能通过声、光精确定位。而主动式无线寻物系统的设计思想是：从机接收器置于物品一侧，一直带电工作，主机发射器置于用户一侧，只有当用户请求搜索并按下按键进行寻找时，接收器才能接受到相应的信号，并通过声、光显示物品位置，真正起到寻找物品的作用。本系统以微型化、低功耗为设计指导思想，在无线遥控技术的基础上，采用模块化的方法进行设计。该系统由发射模块和接受模块两大部分组成，发射模块发出某一编码信号，接受模块接受并检测出相应的信号，以声光提示的方式加以显示。

二、系统硬件设计

系统采用nRF905芯片作为无线收发模块，其在433/868/915MHZ的ISM频段工作[2]。这个频率范围为工业—科学一医疗频段，可以自由地使用，优点在于能使主体与被寻物体的发射接受距离更远一些，并且发射端与接收端的天线是向各个方向发送和接受信号，不受方向的限制。

2.1发射模块设计

发射模块是由AT89LV51单片机与NRF905ANC模块组成。在单片机端口处选一个普通I/O口引脚与按键相连，当用户侧按键按下时表示需要寻找被寻物品，这时，单片机发出命令使NRF905ANC模块发射特定频率信号，来寻找物品。NRF905ANC是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片，工作电压为1.9-3.6V，工作于433/868/915MHz 的3个ISM频道，频道切换时间小于650us，最大输出功率+10dBm可调，接收灵敏度高达-100dBm，数据传输速率高达100kbps。它由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码，使用SPI接口与微控制器通信，配置方便、功耗低。NRF905ANC由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。

2.2 接收模块设计

接收模块是由AT89LV51单片机、NRF905ANC模块、语音模块和闪光模块组成。当主机发出寻找从机的请求时，从机上的NRF905ANC模块会接受由主机发出的特定频率信号，并把请求传送给AT89LV51单片机，AT89LV51单片机将驱动语音和闪光模块发出声光来显示从机所在位置。

语音模块采用ISD4003语音芯片，设有时限为8分钟的长时语音录放电路，采用了多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存储在片内的快闪存储器中，能够非常真实、自然地再现语音、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声。该系列芯片内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、自动静噪电路、音频放大器及高密度多电平快闪存储阵列[3]。

功放芯片采用LM386，这是一种低电压通用型音频集成功率放大器，广泛应用于收音机、对讲机和信号发生器中。它的内部增益为20，通过1和8脚位的电容搭配，增益最高可达200。LM386可使用电池为供应电源，输入电压范围可由4V-12V，无动作时仅消耗4mA电流，且失真低。闪光模块采用常用且价格低廉的LED流水灯。

三、系统软件设计

本无线寻物系统是以C语言来进行软件编程设计的，指令的执行速度快，占用存储空间少。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，组合成符合要求的应用程序，这种条理清晰的设计方法免去一部分软件的重复编程，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件在软件的控制下运作更加协调。系统软件主要由发射模块、接收模块和语音模块等几部分程序模块组成。发射模块编程主要是对主机和从机的各端口进行定义，包括：配置口定义、SPI口定义、状态输出口定义以及RF寄存器配置，延时设置等。主机通过SPI口写数据到NRF905，读取数据后，调用延时子程序，随后进行判断寻物状态是否有效，有效则发出相应信号。接收模块与发射模块程序基本相似。从机在工作时不断扫描NRF905模块缓冲区数据，若发现接收到无线信号就对信号判断，核对成功则控制特定引脚输出高电平，使蜂鸣器及发光二极管工作[5]。

结束语：通过主动式无线寻物系统的设计，实现了对于小型物品的寻找，可以大大方便人们的生活。该系统的设计实现，采用模块化和单片机技术加以完成，性能可靠，具有很好的应用价值。

参 考 文 献

[1]方红.无线短距离的寻物系统的设计与研究[J]. 制造业自化，2011，9：107-108.

[2]齐虹；徐志；陈冲；何明华.基于NRF905的短距离无线数据传输系统的设计[J].福州大学学报，2010，2：64-68.

[3]朱文彬；李玉忍.基于ISD4003芯片的语音报警系统设计[J].电声技术，2007，6：34-36.

[4]杜芸强，毕淑娥.LM386在小功率主动声呐发射及发射电路中的应用[J].电声技术，2010，7：37-40.

[5]王伟，王忠印，张宇璠，段磊. 无线语音寻物系统的设计[J]. 传感器世界，2015，12：32-36.