无线防丢器设计

叶冬+谢东力

摘 要：文章是基于51单片机的一个无线防丢器，该防丢器能够在一定范围内实现防丢和寻找功能。其硬件电路主要由主控模块51单片机和无线通信模块NRF24L01组成，这两个模块共同构成无线防丟器的接收装置和发射装置，其中发射装置放在防丢失的物品中（如钱包、手机等）；接收装置随身携带，当两者距离在设定的安全范围内时，这两个装置能够实现短距离的无线通信，装置不报警；否则，当距离大于设定的安全范围时，装置会进行声光和震动报警，提醒人们及时查找丢失物品，以免造成不必要的损失。

关键词：无线防丢器；单片机；NRF24L01

1 概述

在繁华的城市里，人们的生活水平越来越好，人们外出旅游、逛街的次数越来越频繁，所以丢东西的事情时有发生，这个难题引起了无线防丢器设计的理念，进而衍生出各种防丢器产品。由于无线防丢器小巧精致，像一个装饰品一样便于携带，所以人们用它来防止手机、钱包等贵重物品的丢失。无线防丢器分两部分，其间隔在一定范围内，具有防丢，寻找，声光报警（或附带振动等功能），且省电、环保、性能稳定可靠，成本低。它的发展潜力是可观的，方便适用，在现代生活中必不可少。

2 系统总体方案设计

该无线防丢器由接收机（母机）和发射机（子机）两部分组成，均具有发射和接收双重功能。子机与防丢物品放在一起，母机则随身携带，打开母机和子机开关，平时处于接收状态。二者在1-10米范围内互相通信而进行监护，当子机和母机的距离超过设定范围时，母机接收不到子机信号便会声光、震动报警，提醒主人；主人可以按下母机的“寻找”按键，子机（和物品）可声光报警，方便主人查找。由无线防丢器的功能和要求可以做出总体设计框图如下图1所示。

3 系统硬件电路设计

3.1 主控模块

单片机的最小系统是由组成单片机系统必需的一些元件构成的，对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：电源、晶振电路、复位电路。复位是单片机的初始化操作，单片机系统在上电、启动运行时，都需要先复位，其目的是使CPU和系统中的其他部件都处于一个确定的初始化状态，并从这个初始化状态开始工作。STC89C51RC单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。本次设计中选用的是内部晶振方式。

3.2 震动报警电路设计

震动马达是在转子轴的两端安装的一组可调偏心块，通过高速旋转轴和偏心块的震动力所产生的离心力。具有成本低、灵敏度高、工作稳定可靠的优点，且应用方便，用一只三极管进行电流放大后即可直接驱动。本设计选用电压为3V的震动电机，提醒主人，更增加了设计的可靠性。震动报警电路如图2所示。

3.3 灯光提示电路设计

发光二极管的英文缩写为LED，它是一种比较特殊的二极管，是一种能够将电能转化为光的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能；发光二极管与普通二极管一样，由半导体制成，具有单向导电性，只有正极接高电压，负极接低电压它才导通发光，发光二极管的最大反向电压一般在5V左右，如果二极管的负极加5V电压时，发光二极管很有可能被击穿，所以在应用的时候应多加注意。

3.4 蜂鸣器报警电路设计

蜂鸣器是一种小功率的发声元件，采用直流电压供电，被广泛应用于各种各样的无线产品中作发声器件。蜂鸣器主要分类有压电式蜂鸣器、电磁式蜂鸣器，各个又有有源和无源之分。电磁式蜂鸣器的工作原理是电磁感应原理，即通电导体周围会有磁场产生，用一个固定的永久磁铁与通电导体产生磁力推动固定在线圈上的鼓膜。蜂鸣器的工作电流一般较大，而单片机的I/O口输出的电流较小，所以单片机不能直接驱动，本文中采用由三极管构成的放大电路来驱动蜂鸣器发音，选用的三极管型号是PNP三极管C9012，而且本设计选用的蜂鸣器属于有源蜂鸣器。

4 系统软件设计

该无线防丢器流程图设计思路为：首先打开接收电路电源，使接收机保持在接收状态，准备接收发射机的信号；然后接通发射机电源运行发射机上的程序，使单片机寄存器内预先存放的数据发射出去。若发射机与接收机在安全距离内，接收模块会在1ms内能够接收到信号，不会报警，若超出安全距离，接收机就会声光、振荡报警。

本设计采用STC89C51RC单片机作为核心处理器，所以我们可以使用MCS-51系列单片机的编程语言，包括汇编语言和C语言，这些语言有不同的特点。为了提高编制程序的方便、简单、更具条理性和改善程序的可读性和可移植性，在此采用C语言编程。

5 结束语

本次设计的无线防丢器具有电路简单、性能稳定、功耗及成本低等优点，特别适合用于儿童防丢、物品防盗等场合，设计具有一定的实用价值。

参考文献

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作者简介：叶冬（1986-），女，硕士研究生，助教，研究方向：控制理论与控制工程。