基于单片机的无线寻物器设计

顾亭亭 李红霞

【摘 要】通过单片机和无线收发模块，发送和接收信息，快速准确地寻找到丢失的物品。需要寻找物品时，发射机发出信号，当接收机收到信号后，以蜂鸣器和二极管加以声光指示，实时信息传输迅速定位丢失物品，寻找距离可达到10米。

【关键词】单片机;发射机;接收机;无线寻物

中图分类号： TP368.12;TN92 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）02-0027-002

【Abstract】Send and receive information through the MCU and wireless transceiver module to find lost items quickly and accurately. When the item needs to be found， the transmitter sends a signal. Then the receiver receives the signal， the buzzer and the diode are used to indicate the sound and light， and the real-time information transmission quickly locates the lost item. The distance can reach 10 meters.

【Key words】Single chip microcomputer; Transmitter; Receiver; Wireless search

生活中丢三落四的情况时有发生，尤其像钥匙、门禁卡这样的小物件经常找不到，又或者像手机、钱包这样的贵重物品防偷，防止老人小孩走丢，出于这样的目的设计一款带有声光提醒的寻物器，满足人们需要。

1 设计思路

本设计分为单片机控制模块、无线收发模块和声光显示模块，通过单片机处理寻物器代码驱动无线收发模块，无线寻物系统的设计思想是将接收器（从机）连接在被寻物体一端，一直带电工作，而发射器（主机）接于用户一端，当用户需要寻找物体时按动按键进行寻找即发送信号，接收器接收到对应信号后，通过声、光传达该物体的位置[1]。考虑到目前市场上的一些需求，设计的主要要求是方案成本低，体积小，低功耗，集成度高，尽量无需调外部元件，传输时间短，接口简单。发送、接收端电路框图如图1、图2所示。

2 硬件模块

系统主控单元选择STC公司生产的89C52RC单片机，相较其他51系列单片机产品内部多了一个 EEPROM 空间，可以串口下载程序，指令执行速度快一倍，flash存储器比89C51单片机大了一倍。工作电压为 3.3V～5.5V，DIP40封装，内部集成EEPROM，片上集成512字节RAM，用户应用程序空间为8K，8个中断源，支持串口下载程序[2]。C52采用C语言编程，简洁易懂，方便更改和修正程序。89C52还具有高可靠，抗干扰，超低价，低功耗，无法解密等优势。

近几年，nRF24L01广泛应用于遥控、无线数据终端、工业数据采集系统、机器人控制等方面，是本次设计的理想选择。nRF24L01进行无线信息收发，是因为其采用2.4GHz全球开放ISM 频段，最大0dBm发射功率，开阔的无干扰通信距离达到30～60m，可以免许可证使用，可同时设置六路接收通道地址，可有选择性的打开接收通道。具有高无线速率，1Mbps或者2Mbps高传输速率，由于空中传输时间很短，极大的降低了无线传输中的碰撞现象[3]。设置nRF24L01的寄存器配置，通道设置寄存器包括“自动应答”设置寄存器EN_AA、接收地址允许寄存器EN_RXADDR和地址宽度设置寄存器SETUP_AW。当工作在应答模式通信时，快速的空中传输及启动时间，极大的降低了电流消耗。nRF24L01集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分，比如：自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等，nRF24L01的SPI接口可以利用单片机的硬件SPI口连接或用单片机I/O口进行模拟，内部有FIFO可以与各种高低速微处理器接口，便于使用低成本单片机。自动重发功能，自动检测和重发丢失的数据包，重发时间及重发次数可软件控制[4]。nRF24L01与单片机之间通过SPI串行协议进行通信，其中CE用于nRF24L01工作模式的设置，CSN为SPI片选使能，SCLK为时钟信号，MOSI/MISO为SPI串行数据输入/输出端，当一帧数据接收/发送完成时IRQ引脚输出低电平。

3 软件设计

因为C语言使用方便灵活，表达能力强，移植性好[5]，本系统采用C语言编程，使用keil μVision4软件开发。本设计包括发射模块程序和接收模块程序。发射模块编程主要是对nRF24L01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。发射端通过SPI口写数据到C52单片机，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。当发射端KEY1键按下，nRF24L01无线模块开始发射信号，LED1灯闪烁。当发射端KEY2键按下，nRF24L01无线模块停止发射信号，LED2灯闪烁。接收电路软件程序与发射电路相似，不同在于接收程序加了蜂鸣器驱动和二极管发光驱动[6]。发射模式和接收模式的流程图如图3和图4所示。

4 结语

通过硬件电路的连接和程序的调试，最终实现了寻物的目的，信号传输距离可达10米，由于经费有限，时间仓促，还存在许多知识、经验上的不足，也存在一些缺陷。后续可以提高传输距离，缩小实物体积，实现一对多的连接。

【参考文献】

[1]王伟，王忠印，张宇璠，等. 无线语音寻物系统的设计[J]. 传感器世界， 2015， 21（12）： 32-36.

[2]曹健. 人脸检测和识别系统的设计与应用[D].南京信息工程大學，2013.

[3]吴忠伟，何显山，岳彤. 基于51单片机的无线防丢器的设计研究[J]. 工业控制计算机， 2018， 31（12）： 154， 156.

[4]陈静琼. 基于无线通信的智能抄水表系统的设计[D].南京林业大学，2011.

[5]王韦舒，安霆，何冬冬. 基于单片机的小件物品无线寻找系统[J]. 中国新通信， 2016， 18（13）： 121-122.

[6]方红，朱健全，邓静，等. 无线短距离寻物系统的设计与研究[J]. 制造业自动化， 2011， 33（17）： 107-108.