《基于單片機(jī)的物品防丟系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)【附源程序】》9800字【論文】

基于單片機(jī)的物品防丟系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目錄TOC\o"1-2"\h\u10091基于單片機(jī)的物品防丟系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 128745摘要 218271一、緒論 292111.1、課題的背景與意義 2173451.2功能原理 2292031.3預(yù)期結(jié)果 329405二、總體方案設(shè)計(jì) 3284652.1方案設(shè)計(jì) 3226092.2模塊方案的選擇 3133192.3最終選擇方案 418732.4結(jié)果分析 45922三、系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì) 4214553.1STC89C52RC主控模塊設(shè)計(jì) 4322203.2nRF24L01無線模塊設(shè)計(jì) 6128382.1增強(qiáng)型ShockBurstTM發(fā)射流程. 8178922.2增強(qiáng)型ShockBurstTM接收流程 8248373.3報(bào)警模塊 1051233.4震動(dòng)報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 116183.5按鍵模塊設(shè)計(jì) 1213540四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 12274004.1主機(jī)流程圖設(shè)計(jì) 1235414.2從機(jī)流程圖設(shè)計(jì) 1330614.3主機(jī)電路設(shè)計(jì)圖 14315954.4從機(jī)電路設(shè)計(jì)圖 15223284.5本章小結(jié) 1520023五、焊接及系統(tǒng)調(diào)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果 16284675.1焊接步驟 16191395.2調(diào)試過程 16192565.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果 17256925.4本章小結(jié) 173480結(jié)論 1810081參考文獻(xiàn) 1932572附錄1原理圖 205879附錄2源程序 22摘要隨著社會(huì)節(jié)奏的加快與進(jìn)步，科技的不斷發(fā)展，本次設(shè)計(jì)的物品防丟器完全是走進(jìn)我們的生活，使我們的生活更加便攜的一種產(chǎn)品。此物品防丟器是母板與子板兩部分組成，母版發(fā)射信號(hào)同時(shí)子板接收信號(hào)，當(dāng)子板成功接收，向母版返回一個(gè)接收成功的應(yīng)答信號(hào)。如果兩板的距離超過安全距離，也就是子板不能成功接收到母版發(fā)送的信號(hào)，那么母版立即報(bào)警震動(dòng)，子板也報(bào)警，如果重新進(jìn)入安全距離，報(bào)警就會(huì)停止。此物品防丟器采用無限通信模塊。通信模塊芯片型號(hào)為2.4G的NRF24L01，通過STC89C52RC單片機(jī)處理取得模塊間的信息來隨時(shí)跟新主從版的信息。關(guān)鍵詞：物品防丟器；STC89C52RC單片機(jī)；NRF24L01芯片一、緒論1.1、課題的背景與意義自中國(guó)改革開放以來，人們的生活質(zhì)量不斷提高，擁有的貴重物品也不斷增多。而現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快、科技進(jìn)步等因素不斷改變著我們的生活方式，公交、地鐵等便捷交通的出現(xiàn)的同時(shí)，我們的物品遺失幾率也在不斷增加。然社會(huì)高速發(fā)展的同時(shí)，人們緊跟社會(huì)發(fā)展腳步，不斷提升自己，很多人的精神受社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)、個(gè)人發(fā)展等因素時(shí)常處于競(jìng)爭(zhēng)而忙碌的狀態(tài)中，很多人的記憶力也因此受到影響產(chǎn)生下降，物品的遺失、丟三落四的情況也不在斷增加。為減少記憶力下降帶來的影響，減少不必要的損失及避免小偷偷竊的發(fā)生，特此推出物品防丟器。物品防丟器不僅小巧，且易于攜帶，不存在占用我們身上太多空間，給我們?cè)斐衫_等事件的發(fā)生。它不僅局限應(yīng)用于鑰匙、手機(jī)、錢包等重要且容易遺失的物品，還適應(yīng)于看管小孩、老人等不具備自我防范意識(shí)地弱勢(shì)群體，增強(qiáng)了他們外出的安全性，比如：當(dāng)外出小孩遺失或者因沒有精力看管造成小孩失散時(shí)，我們可以根據(jù)物品防丟器在一定距離內(nèi)尋找小孩，依據(jù)聲光報(bào)警震動(dòng)，超過一定距離就會(huì)報(bào)警提醒等功能，查找小孩下落，物品防丟器是一款非常實(shí)用的產(chǎn)品。1.2功能原理此物品防丟器由子版和母版構(gòu)成，其中母版為接收裝置，子版為發(fā)射裝置。兩版核心為STC89C52RC單片機(jī)且實(shí)現(xiàn)短距離內(nèi)無限信號(hào)的傳輸采用nRF24L01無線模塊。nRF24L01芯片具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，建構(gòu)穩(wěn)定，功耗低等特點(diǎn)，能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)。物品防丟器使用時(shí)將子版與物品放置在一起，母版放在身上隨身攜帶。開關(guān)開啟時(shí)，母版進(jìn)入政策接收狀態(tài)。子母版?zhèn)鬏斶^程中，當(dāng)超過一段距離，母版接收不到子版發(fā)射的信號(hào)時(shí)，將進(jìn)行發(fā)光震動(dòng)報(bào)警。1.3預(yù)期結(jié)果本設(shè)計(jì)預(yù)期結(jié)果如下：主版與從版無限傳輸?shù)陌踩秶≈凳?，?dāng)超過安全范圍時(shí)，及兩版間傳輸信息中斷消失，這個(gè)時(shí)候兩版將會(huì)閃光報(bào)警，發(fā)聲。主版中包含震動(dòng)報(bào)警、聲光、按鍵模塊；從板包括聲光報(bào)警模塊。二、總體方案設(shè)計(jì)2.1方案設(shè)計(jì)主機(jī)：作為總系統(tǒng)的發(fā)送端，由此端發(fā)送到從機(jī)。當(dāng)信號(hào)發(fā)送后即刻轉(zhuǎn)變?yōu)榻邮粘绦?，接收從機(jī)接收成功后返回的數(shù)據(jù)。主機(jī)具有5個(gè)模塊（led小燈發(fā)光模塊、nRF24L01無線模塊、按鍵查找從板模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊和震動(dòng)裝置），這五個(gè)模塊相互協(xié)作，完成主版設(shè)置的程序。從機(jī)：作為總系統(tǒng)的接收端，由此端接收來自主機(jī)的信號(hào)。接收到數(shù)據(jù)后立即向主機(jī)發(fā)送接收成功信號(hào)。從機(jī)具有兩個(gè)模塊（led小燈發(fā)光模塊，蜂鳴器報(bào)警模塊）。2.2模塊方案的選擇2.2.1主控芯片的方案方案一：使用STC89C52RC來實(shí)現(xiàn)要求。該芯片自發(fā)行至今已有多年歷史，運(yùn)用廣泛，相關(guān)指令和操作均已十分熟練。最重要的是該芯片體積小，功耗低，便于攜帶。且該芯片在keil軟件下編程功能多樣化，開發(fā)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，芯片穩(wěn)定成熟，可讀性強(qiáng)，便于調(diào)試和操作。方案二：使用具有季第消耗且性能強(qiáng)大，喚醒時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有成本高，開發(fā)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)的MSP430F149單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)要求，比較這兩個(gè)方案，選擇方案一。原因如下：STC89C52RC相比MSP430F149開發(fā)更為熟悉，芯片操作更為簡(jiǎn)單，成本較低，綜合以上原因，選擇方案一中的STC89C52RC為主控制器。2.2.2無線通信的方案方案一：考慮無限通信模塊選用價(jià)格便宜的nRF24L01芯片。采用此芯片，傳輸距離可以達(dá)到要求且電路不復(fù)雜，在遙控鑰匙等方面使用非常廣泛，還具有傳輸穩(wěn)定，功耗低，體積小等特點(diǎn)。方案二：采用現(xiàn)今社會(huì)使用廣泛、體積小、功耗低且成本低的的紅外線傳輸方式。由于紅外線傳輸具有以上優(yōu)點(diǎn)，所以在電視遙控器上的使用非常多。但紅外線傳輸方式有個(gè)不可忽略的缺點(diǎn)——連接不穩(wěn)定，容易受干擾。當(dāng)環(huán)境復(fù)雜一點(diǎn)時(shí)，人們物品遺失的概率將加大，同時(shí)紅外線傳輸易受干擾，連接不穩(wěn)定不能很好地防范物品的遺失，因此紅外線傳輸方式不適合我們的物品防丟器使用。方案三：采用現(xiàn)在電子設(shè)備主流的傳輸方式之一且具有高傳輸速度、數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量大、遠(yuǎn)距離傳輸、連接方式簡(jiǎn)單、抗干擾性好、信號(hào)強(qiáng)的藍(lán)牙傳輸方式。盡管藍(lán)牙傳輸具有以上優(yōu)點(diǎn)，但藍(lán)牙成本高，開發(fā)難度大且物品防丟器所需數(shù)據(jù)數(shù)量不大，距離需求不高，藍(lán)牙傳輸方式的功能遠(yuǎn)超該產(chǎn)品的需求，易增加成本，造成不必要的資源浪費(fèi)。綜上所述，選擇方案一里的nRF24L01作為無線通信較為合理。2.3最終選擇方案（1）選用STC89C52RC作為主控芯片。（2）選用nRF24L01作為無線通信模塊。2.4結(jié)果分析根據(jù)查閱資料，我們可以知道以上選用的芯片均具有穩(wěn)定，低功耗，組合后電路穩(wěn)定，傳輸信號(hào)穩(wěn)定等特點(diǎn)。基本符合設(shè)計(jì)的全部要求。繼續(xù)深入學(xué)習(xí)就可以繼續(xù)拓展改裝，可以使用在別的地方來滿足人們更多需求。三、系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)3.1STC89C52RC主控模塊設(shè)計(jì)STC89C52RC單片機(jī)具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器的特點(diǎn)，是由STC公司開發(fā)的，此微控制器還具有低功效高性能的特點(diǎn)。經(jīng)典的MCS-51是STC89C52的內(nèi)核且具有單片機(jī)51衍生不具有的功能。主要特點(diǎn)：（1）8K可多次刪除和寫入閃存ROM；（2）32個(gè)雙向I/O端口；（3）512x8位內(nèi)部RAM；（4）可通過串行接口直接下載；（5）具有2K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間；如下圖所示：圖3.1單片機(jī)管腳圖下表是STC89C52RC引腳功能說明。VCC（40引腳）電源電壓VSS（20引腳）接地P0端口（P0.0～P0.7，39～32引腳）雙向I/O端口為8位且漏極開路的端口為P0端口。8個(gè)TTL負(fù)載將在PO作為輸出端口時(shí)的每個(gè)引腳中驅(qū)動(dòng)，這種情況下，PO端口將寫入固定值1，端口在這種情況下可作為高阻抗輸入。低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線可在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)由P0端口提供。與此同時(shí)，內(nèi)部上拉的電阻在PO端口有效。P0端口在在FlashROM編程時(shí)接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，外接電阻要求上拉。P1端口（P1.0～P1.7，1～8引腳）雙向I/O端口為8位且上拉電阻在內(nèi)部的P1端口。其4個(gè)TTL輸入可由P1輸出緩沖器驅(qū)動(dòng)（灌電流或輸出電流模式）。P1作為輸入端口使用時(shí)，其上拉電阻將在內(nèi)部被拉高卻端口寫入固定值1。然由于內(nèi)部有上拉電阻，當(dāng)P1作為輸入口時(shí)，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出電流。接受低8位地址的P1接收端口通常在FlashROM編程和程序校驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)。P2端口（P2.0～P2.7，21～28引腳）雙向I/O端口為8位且上拉電阻在內(nèi)部的P2端口。4個(gè)TTL輸入可由P2的輸出緩沖器驅(qū)動(dòng)（灌電流或輸出電流模式）。P2作為輸入端口使用時(shí)，其上拉電阻將在內(nèi)部被拉高卻端口寫入固定值1。然由于內(nèi)部有上拉電阻，當(dāng)P2作為輸入口時(shí)，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出電流。P3端口（P3.0～P3.7，10～17引腳）雙向I/O端口為8位且上拉電阻在內(nèi)部為P3端口。4個(gè)TTL輸入可由P3的輸出緩沖器驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流模式）。P3作為輸入端口時(shí)，端口通過內(nèi)部上拉電阻拉至高電位且寫入固定值1。然由于內(nèi)部有上拉電阻，P3作為輸入口時(shí)，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入電流。RST（9引腳）復(fù)位輸入。為完成在單片機(jī)復(fù)位初始化操作，只有輸入高電平在連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上視為有效。ALE/PROG（30引腳）地址鎖存控制信號(hào)(ALE)是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)鎖存低8位地址的輸出脈沖。PSEN（29引腳）外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)EA/VPP（31引腳）控制信號(hào)通常通過外部程序存儲(chǔ)器訪問XTAL1（19引腳）振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端XTAL2（18引腳）振蕩器反相放大器的輸出端STC89C52時(shí)鐘信號(hào)的內(nèi)部時(shí)鐘模式是通過在XTAL1（18）和XTAL2（19）引腳連接石英晶體產(chǎn)生脈沖信號(hào)，即晶振產(chǎn)生振蕩。復(fù)位電路是指當(dāng)STC89C52MCU的RST管腳引入高電平，認(rèn)為該管腳為兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)，MCU內(nèi)進(jìn)行復(fù)位操作（如果管腳繼續(xù)保持高電平，MCU定期復(fù)位模式）。當(dāng)VCC的增加時(shí)間小于1ms，上電自動(dòng)復(fù)位將通過電容器充放電、外接復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)。除了復(fù)位電源外，有時(shí)候按復(fù)位按鈕手動(dòng)復(fù)位也是必要的。人們經(jīng)常通過調(diào)平和脈沖這兩種模式將VCC電源與RST（9）端口相連接以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。在STC89C52單片機(jī)中還有一個(gè)極為重要的技術(shù)是中斷技術(shù)。中斷的目的是為了使芯片能夠應(yīng)答外部請(qǐng)求源發(fā)送的服務(wù)請(qǐng)求作出響應(yīng)。當(dāng)中斷源發(fā)送請(qǐng)求，中斷打開，單片機(jī)暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)，來應(yīng)達(dá)中斷請(qǐng)求，當(dāng)完成中斷請(qǐng)求后，繼續(xù)將上次未完成的主程序從寄存器中取出來繼續(xù)執(zhí)行。3.2nRF24L01無線模塊設(shè)計(jì)3.2.1芯片的介紹適用于超低功率無限應(yīng)用，帶有嵌入式基帶協(xié)議引擎且具有2.4HZ收發(fā)器的nRF24L01單芯片設(shè)計(jì)還應(yīng)用于全球ISM頻段的2.400-2.4835GHZ頻段。只需要一個(gè)MCU(微控制器）和一些外部原件就可以使用nRF24L01設(shè)計(jì)無線電系統(tǒng)。配置nRF24L01及操作外圍接口（SPI）可以通過串行連接操作。同時(shí)，人們通常采用包含nRF24L01中的所有配置寄存器且在芯片所有操作模式下均可訪問的SPI訪問來映射寄存器。基于分組通信且支持從手動(dòng)操作到高級(jí)自治協(xié)議操作多做模式的嵌入式基帶協(xié)議引擎，為保證無線前段和系統(tǒng)MCU之間的數(shù)據(jù)流暢性，先進(jìn)先出的內(nèi)部模式也是不可或缺的。同時(shí)，增強(qiáng)的Shock-BurstTM降低系統(tǒng)成本通常采用處理高速鏈路層來操作。而擁有用戶可配置參數(shù)（如：頻率通道、輸出功率計(jì)空氣數(shù)據(jù)速率）且采用GFSK調(diào)制的無限電前段是使用性極強(qiáng)的，這也側(cè)面表明nRF24L01非常適合超低功耗設(shè)計(jì)。人們通常采用SPI在芯片nRF24L01與單片機(jī)進(jìn)行通信。使用SPI通常有以下兩種方式：（1）為使SPI模式處于工作模式直接采用單機(jī)片的USCI接口；（2）模擬SPI通信，通常采用單片機(jī)的引腳。3.2.2芯片引腳介紹如圖所示，只需要關(guān)注（CSN、SCK、MISO、MOSI、IRQ、CE）這六個(gè)控制信號(hào)即可采用單片機(jī)控制。人們通常認(rèn)為芯片的片選線為CSN且認(rèn)為低電平芯片工作是CSN的工作模式。同時(shí)，人們還認(rèn)為無線通信過程中的MCU主要通過中斷信號(hào)IRO與NRF24L01進(jìn)行通信。而NRF24L01的狀態(tài)通常由作為芯片模式控制線的CE在CSN低狀態(tài)的情況下經(jīng)常協(xié)同NRF24L01的CONFIG寄存器一齊決定。芯片控制的時(shí)鐘線（SPI時(shí)鐘）、數(shù)據(jù)線分別為SCK、MISO。MOSI與MISO一樣，均為芯片控制的數(shù)據(jù)線。3.2.3芯片的特點(diǎn)1.工作模式nRF24L01的狀態(tài)影響著固件編程的工作，其影響模式主要如下：PowerDownMode：掉電模式TxMode：發(fā)射模式RxMode：接收模式Standby-1Mode：待機(jī)1模式Standby-2Mode：待機(jī)2模式24L01固件編程的基本思路如下所示：為更好地配置在芯片中的各個(gè)參數(shù)，通常將CSN至于低電平，且通常在PowerDown狀態(tài)中完成參數(shù)的配置。而模式轉(zhuǎn)變?yōu)門X時(shí)，進(jìn)行TXFIFO的填充。同時(shí)，處于CE與CONFIG中的PWR_UP與PRIM_RX參數(shù)可以在配置完成后確定24L01將轉(zhuǎn)換的狀態(tài)。當(dāng)PWR_UP=1;PRIM_RX=0;CE=1(保持超過10us就可以)顯示TXMode模式，而當(dāng)PWR_UP、CE與TXMODE模式中數(shù)值一樣，PRIM_RX值發(fā)生變化為0時(shí)，模式發(fā)生轉(zhuǎn)變，為RxMode模式。當(dāng)ACK在使能ACK的情況下被已經(jīng)發(fā)送完信息的TxFIFO接收，收到數(shù)據(jù)的RxFIFO及重發(fā)次數(shù)達(dá)到最大時(shí)的這三種情況會(huì)降低IRQ引腳。通過中斷程序處理通常在接到外部中斷時(shí)輸入引腳，是在IRO中進(jìn)行操作的。2.數(shù)據(jù)處理方式。增強(qiáng)型ShockBurstTM收發(fā)模式和普通ShockBurstTM收發(fā)模式為收發(fā)模式的兩種類型。為更好地降低能量達(dá)到節(jié)能的效果，處于增強(qiáng)型的ShockBurstTM的收發(fā)模式下采用先進(jìn)先出的堆棧區(qū)將數(shù)據(jù)從微控制器低速輸入并在高速（1Mbps)發(fā)射。這種情況下，及時(shí)微控制器處于低速狀態(tài)，其射頻數(shù)據(jù)發(fā)生速率依舊能夠達(dá)到一個(gè)高值。在片內(nèi)進(jìn)行高速信號(hào)處理，這種高速信號(hào)處理與射頻協(xié)議相關(guān)，且具有三大好處（在一定范圍能降低能量的損耗、相比于其他系統(tǒng)費(fèi)用價(jià)格較為低廉、停留在空間的數(shù)據(jù)時(shí)間較短使得干擾性抵抗能力加強(qiáng)）。處于整個(gè)系統(tǒng)中的平均工作電流在使用ShockBurstTM技術(shù)減少的同時(shí)，處理字頭、CRC校驗(yàn)碼由NRF24L01自動(dòng)處理。而字頭和CRC校驗(yàn)碼的移去通常在接收數(shù)據(jù)時(shí)，且在進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，字頭、CRC校驗(yàn)碼也將自動(dòng)增加。CE數(shù)值在發(fā)送模式下置于高值且發(fā)送過程完成后，數(shù)值至少為10us.2.1增強(qiáng)型ShockBurstTM發(fā)射流程.首先，將接收方地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時(shí)間順序發(fā)送到NRF24L01中；其次，配置CONFIG寄存器進(jìn)入發(fā)送模式。接著，微控制器將CE設(shè)置為高電平（至少10us）以激發(fā)NRF24L01以增強(qiáng)ShockBurstTM發(fā)射。最后，發(fā)射nRF24L01的增強(qiáng)型ShockBurstTM。過程為（先給射頻前端供電，隨后打包射頻數(shù)據(jù)（加前綴、CRC校驗(yàn)碼）,將數(shù)據(jù)包的高速傳輸。而NRF24L01也將在傳輸成功后進(jìn)入空閑狀態(tài)。2.2增強(qiáng)型ShockBurstTM接收流程首先將本機(jī)地址、需要接收的數(shù)據(jù)包大小、CONFIG寄存器進(jìn)行配置，其中還需提高CE的值并將其中的CONFIG寄存器處于接受模式。然后，NRF24L01將在130us后進(jìn)入監(jiān)視狀態(tài)并進(jìn)行數(shù)據(jù)包到來的等待；NRF2401在接收到正確的數(shù)據(jù)包即正確的地址和CRC校驗(yàn)碼后，自動(dòng)校驗(yàn)位移字頭、地址和CRC校驗(yàn)位移。而NRF24L01通過設(shè)置STATUS寄存器中的RX_DR來通知微控制器（STATUS一般會(huì)導(dǎo)致微控制器中斷。最后，從NewMsg_RF2401使用微控制器讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)操作結(jié)束后，STATUS寄存器即可清除。NRF24L01的SPI配置SPI命令設(shè)置SPI接口常用的命令如下表所示。CSN有兩個(gè)電平（高電平、低電平），SPI接口在CSN處于低電平時(shí)開始指令的等待且新指令均在CSN由高到低轉(zhuǎn)換中開始。SPI操作及時(shí)序如下圖所示。進(jìn)入待機(jī)模式或掉電模式是進(jìn)行寄存器書寫前的必要條件。在圖中用到了以下符號(hào)：Cn-SPI指令位Sn-狀態(tài)寄存器位Dn-數(shù)據(jù)位。圖一SPI寫操作圖二SPI讀操作3.3報(bào)警模塊3.3.1燈光提示電路燈光提示電路將電能轉(zhuǎn)換為可見光的固態(tài)半導(dǎo)體器件的發(fā)光二極管LED具有壽命長(zhǎng)、光效高、輻射低等明顯特點(diǎn)。同時(shí)，此發(fā)光二極管LED因其高亮度、可回收再利用等特點(diǎn)一度成為世界著名的新一代光源。LED的電路設(shè)計(jì)圖如上，接收芯片的P3.7口與LED相連接，當(dāng)連接出現(xiàn)阻斷，LED將閃爍以示提醒。3.3.2聲音報(bào)警電路聲音報(bào)警電路廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、計(jì)時(shí)器等電子產(chǎn)品中作為發(fā)生器件且采用直流電供電的一體化結(jié)構(gòu)電子訊響器為蜂鳴器。壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器是其兩種類型且人們通常用“H”“HA”(舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）來表示它。人們通常采用多諧振蕩器，壓電蜂鳴片，阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成壓電式蜂鳴器。有的人還會(huì)采用發(fā)光二極管裝載部分部分壓電式蜂鳴器外殼上。當(dāng)接通1.5~15v的直流電壓后，采用晶體管或集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器開始震動(dòng)，為阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴發(fā)聲輸出1.5~2.5kHZ的音頻信號(hào)。人們還通常在由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成的壓電蜂鳴片的陶瓷片兩面鍍上銀電極，在用黃銅片或不銹鋼片與經(jīng)極化老化的銀電極相粘連。而由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成的電磁式蜂鳴器在接通電源后，其內(nèi)的電磁線圈將通過電磁式蜂鳴器產(chǎn)生的音頻信號(hào)流過電磁線圈而使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。同時(shí)，在電磁線圈和磁鐵間的震動(dòng)膜片也將不斷纏繞。一個(gè)三極管、一個(gè)蜂鳴器和一個(gè)限流電阻通常為蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路的三部分。在作為發(fā)生元件的蜂鳴器兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）及可發(fā)聲。人們可以根據(jù)需求選擇其主要參數(shù)，如：外形尺寸、發(fā)生方向、驅(qū)動(dòng)方式等。物品防丟器采用有源蜂鳴器。值得注意的是上圖中起開關(guān)作用的三極管Q1，當(dāng)基極為低電平時(shí)，三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，這時(shí)蜂鳴器將發(fā)聲。而基極為高電平時(shí)，三極管處于關(guān)閉狀態(tài)，蜂鳴器將不發(fā)聲或停止發(fā)聲。3.4震動(dòng)報(bào)警模塊設(shè)計(jì)震動(dòng)報(bào)警電路激振力是在轉(zhuǎn)子軸兩端各安裝一組可調(diào)偏心塊并利用軸及偏心塊高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力得到的，這也是振動(dòng)電機(jī)的原理。通常情況下，振動(dòng)電機(jī)振動(dòng)頻率快且范圍大，人們?yōu)榻档蜋C(jī)械噪音通常采用配合得當(dāng)?shù)募ふ駝?dòng)力與功率。本設(shè)計(jì)選用3v震動(dòng)電機(jī)來提醒主人防丟，此舉更加增加了設(shè)計(jì)的可靠性。3.5按鍵模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)讀取信號(hào)采用按鍵較低的途徑。單片機(jī)存在高低兩個(gè)電平，按鍵時(shí)為高，而低電平通常伴隨著按鍵的下按而出現(xiàn)，與此同時(shí)信號(hào)將會(huì)在單片機(jī)中處理。獨(dú)立鍵盤和矩陣鍵盤是單片機(jī)的兩種鍵盤。矩陣鍵盤相比獨(dú)立鍵盤較為復(fù)雜，但相比獨(dú)立鍵盤I/O使用較少。而每個(gè)I/O接口在獨(dú)立鍵盤中均接一個(gè)鍵且電源或接地（通常情況下接地）通常為鍵的另一端接口。獨(dú)立鍵盤相比矩陣鍵盤連接更簡(jiǎn)單且更穩(wěn)定。根據(jù)以上比較分析，物品防丟器采用獨(dú)立鍵盤。獨(dú)立鍵盤與本設(shè)立讀取信號(hào)采用的途徑相似且通常利用I/O口電平高低來判斷按鍵情況。在程序啟動(dòng)前，I/O端口會(huì)保護(hù)高電平，而低電平時(shí)通常在按鍵發(fā)生時(shí)由I/O端口和地面之間的短路造成。而MUC內(nèi)部的上拉電阻將隨著按鍵的釋放重回高電平。我們要做的是，檢查程序中此I/O端口的級(jí)別狀態(tài)，據(jù)此我們就可以知道是否有按鍵操作。消除鍵盤抖動(dòng)是一種機(jī)械抖動(dòng)，是單片機(jī)處理鍵盤時(shí)的一個(gè)重要過程。當(dāng)抖動(dòng)處在10~200ms區(qū)間時(shí)，通常是按鍵沒有按在鍵盤的關(guān)鍵區(qū)域致使的，也是不穩(wěn)定平面正?，F(xiàn)象出現(xiàn)的原因。這種級(jí)別的抖動(dòng)時(shí)間在人看來過久，然MCU由于其微觀時(shí)鐘至此通常認(rèn)為這種不穩(wěn)定級(jí)別的抖動(dòng)時(shí)間過慢。同時(shí)，硬件和軟件去抖動(dòng)的方式有所區(qū)別。硬件去抖動(dòng)不同于軟件去抖動(dòng)為了避免部分時(shí)間的抖動(dòng)而是利用部分電路來處理抖動(dòng)部分。而軟件去抖動(dòng)是為了避免抖動(dòng)且通常在鍵盤穩(wěn)定后處理。因此軟件去抖動(dòng)是我們的不二選擇。在操作過程中，我們要找到關(guān)鍵方法，如：在低電平情形下，為避免抖動(dòng)（20ms通常為其典型值），我們通常延遲10~200ms。然后，讀取I/O端口的值。低電平時(shí)間小于（10,200）ms區(qū)間時(shí)，I/O端口值通常為1，這種情況下的信號(hào)我們通常認(rèn)為是干擾的。而當(dāng)I/O端口值為0時(shí)，我們可以認(rèn)為按鍵了，這種情況下我們應(yīng)調(diào)用相應(yīng)程序進(jìn)行處理。P1.7按鍵電路四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖4.1主機(jī)流程圖設(shè)計(jì)主機(jī)流程圖如圖4-1所示主機(jī)流程圖4.2從機(jī)流程圖設(shè)計(jì)從機(jī)流程圖4.3主機(jī)電路設(shè)計(jì)圖4.4從機(jī)電路設(shè)計(jì)圖4.5本章小結(jié)本章主要闡述了主版和從版的設(shè)計(jì)思想并展示了設(shè)計(jì)的電路圖，著重介紹了每個(gè)模塊的流程。清楚直觀的進(jìn)行說明使得我們?cè)谶M(jìn)行編程調(diào)試過程中更加直觀，調(diào)試過程中更加簡(jiǎn)潔明了。五、焊接及系統(tǒng)調(diào)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果5.1焊接步驟5.1.1基本要求（1）要有足夠的焊錫來保證連接的牢固性。將連接處焊接起來并形成牢固連接是元器件焊接的手段與目的。（2）為保證機(jī)械強(qiáng)度，我們采用不同的手段來固定元器件，如采用足夠的強(qiáng)度進(jìn)行固定。（3）焊接成品外觀要確保光滑沒有瑕疵。這要求我們掌握焊錫的量，確保焊錫處于一個(gè)正好的值。因?yàn)楹稿a的多少會(huì)對(duì)焊接過程造成影響，少的話可能引起接觸不良，太多的話可能傷到元器件。我們應(yīng)該確保每一個(gè)焊點(diǎn)一次完成，這需要在正式開始前多加練習(xí)，確保焊接過程順利進(jìn)行。5.1.2.焊接操作在進(jìn)行焊接準(zhǔn)備工作完成后開始進(jìn)行焊接。我們通常采用35W圓鋼焊接外部熱鐵。在焊接過程中，電烙鐵溫度和焊接時(shí)間的掌握及烙鐵頭與焊點(diǎn)的接觸位置的正確選擇是十分重要的。焊接時(shí)，我們通常為以下5個(gè)步驟：（1）我們?cè)跍?zhǔn)備焊接時(shí)，焊接的焊頭必須保持清潔且沒有熔渣和其他氧化物，為更好地進(jìn)入焊接準(zhǔn)備狀態(tài)，我們通常采用左手拿焊絲，右手拿烙鐵以提醒我們開始進(jìn)行焊接了。（2）我們通常將焊頭靠近兩焊料的接合處，加熱整個(gè)焊縫一次來加熱焊件。在這個(gè)過程中，我們要確保烙鐵頭與焊盤接觸并使烙鐵頭接觸焊盤，與此同時(shí)，引線的不要遺漏也是至關(guān)重要的。（3）我們通常將焊縫的焊接面加熱到一定溫度且確保焊縫和焊絲在對(duì)側(cè)相碰來送焊錫，值得注意的是，在這個(gè)過程中，我們要避免焊絲和焊頭接觸。送焊錫時(shí)，將焊縫的焊接面加熱到一定溫度，焊絲會(huì)從焊爐對(duì)面打到焊縫上。確保不要將焊絲送入焊頭。（4）當(dāng)出現(xiàn)一定量焊絲融化的情形時(shí)，我們通常以向上45度將焊絲取出。（5）在停止焊接時(shí)，我們通常向右45度取下烙鐵、焊盤和焊件5.2調(diào)試過程在完成各個(gè)原件的焊接后，我們開始代碼的編寫以及燒錄樣品。（1）我們使用提供了相關(guān)芯片的庫函數(shù)及具有調(diào)試工具的編寫程序軟件Keil。我們可以使用這個(gè)軟件反復(fù)運(yùn)行和調(diào)試代碼，以便找出在開發(fā)過程中出現(xiàn)的問題。使用燒錄軟件將代碼燒寫入芯片中，調(diào)試無線通信，等到運(yùn)行正常就可以了。將所有芯片都安裝完成，然后完成搭建主板和從板的完整硬件和所有要求的功能，這樣就完成了整個(gè)物品防丟器的基本功能設(shè)計(jì)。5.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果在簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)中記錄的一些數(shù)據(jù)，如下表所示：從表中就可以看出此板的功耗低，而且連接穩(wěn)定，距離達(dá)到了要求。上圖則是開發(fā)的實(shí)物圖，設(shè)計(jì)小巧方便攜帶。5.4本章小結(jié)本章主要介紹了焊接的細(xì)節(jié)、過程、開發(fā)的步驟以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在開發(fā)過程中確保每一項(xiàng)功能均調(diào)試正常，這樣在最后整體調(diào)試時(shí)就能減少錯(cuò)誤，方便調(diào)試。

結(jié)論在這次的設(shè)計(jì)中，主控制器和無限信息傳輸裝轉(zhuǎn)分別為STC89C52和nRF24L01無線通信模塊。據(jù)此實(shí)現(xiàn)主板與從板的信息傳輸，以此來實(shí)現(xiàn)物品防丟器的功能。在此次設(shè)計(jì)與開發(fā)中，我也遇到了一些難題，例如，因?yàn)槭堑谝淮谓佑|nRF24L01芯片，對(duì)該芯片不是很了解，這就要求我從頭開始學(xué)習(xí)這個(gè)芯片，而對(duì)芯片的不了解致使我采用nRF24L01芯片的實(shí)現(xiàn)無線通信的程序的編寫與調(diào)試的過程中有也出現(xiàn)了問題。然隨著我對(duì)nRF24L01芯片的不斷熟悉，我掌握了很多關(guān)于該芯片的知識(shí)，此次物品防丟器的設(shè)置也進(jìn)一步增加了我的學(xué)習(xí)能力與動(dòng)手能力。經(jīng)過我對(duì)物品防丟器相關(guān)理論及操作資料的收集及動(dòng)手實(shí)操，此物品防丟器基本達(dá)到我所設(shè)想的要求并具備我認(rèn)為應(yīng)該具有的功能。本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容主要包括掌握單片機(jī)的c語言開發(fā)，學(xué)會(huì)調(diào)試nRF24L01無線傳輸及了解nRF24L01各種操作命令。此物品防丟器也隨著科學(xué)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展逐漸走到了我們的生活中，它體積小，穩(wěn)定性高，方便攜帶。這也可以使我們改掉丟三落四的壞習(xí)慣，而且可以降低我們丟失物品的丟失率，再加上環(huán)保，操作簡(jiǎn)單，安全價(jià)格便宜等特點(diǎn)是真的可以給我們帶來很大的方便。在最近的新聞中可以看到，美國(guó)蘋果公司也研發(fā)上市了一款物品防丟器，所以物品防丟器將會(huì)是不久以后的主流產(chǎn)品，可能在大街上就可以看到每人的手機(jī)上都帶有一個(gè)物品防丟器。所以物品防丟器將會(huì)對(duì)我們的財(cái)產(chǎn)安全甚至人身安全起到重要作用。當(dāng)然，在這次的設(shè)計(jì)中也有寫不足，例如，如果物品防丟器可以和手機(jī)連接起來，或者可以使用定位系統(tǒng)那么該產(chǎn)品就會(huì)更加智能，效果也會(huì)更好。所以改系統(tǒng)有待進(jìn)一步改善，變得更加智能化以滿足人們多樣化的需求。

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附錄1原理圖主板：子板：

附錄2源程序主板程序voidDelay_1(unsignedints)//延時(shí)函數(shù){ unsignedinti; for(i=0;i<s;i++); for(i=0;i<s;i++);}voiddelay(unsignedintz) //延時(shí)函數(shù){ unsignedintx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}voidmain(void) //主函數(shù){ unsignedintflag; //定義變量 unsignedchart=0,flag_1; unsignedcharTxBuf[20]={0}; //數(shù)據(jù)暫存數(shù)組 unsignedcharRxBuf[20]={0}; a:init_io(); //初始化 flag_1=0; flag=0; //變量清零 TxBuf[0]='c'; //發(fā)送數(shù)據(jù)c while(1) //進(jìn)入循環(huán) { //SetRX_Mode(); if(KEY1==0) //按下按鍵 { TxBuf[0]=0; TxBuf[1]=1; //發(fā)送01 } else //按鍵沒有按下 { TxBuf[0]=1; TxBuf[1]=1; //發(fā)送11 } nRF24L01_TxPacket(TxBuf); //發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù) SetRX_Mode(); //發(fā)送完數(shù)據(jù)后設(shè)置成接收模式 if(nRF24L01_RxPacket(RxBuf))//如果接收緩沖區(qū)有數(shù)據(jù) { nRF24L01_TxPacket(TxBuf); //發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù) flag=0; flag_1=0; //變量清零 } else //接收緩沖區(qū)無數(shù)據(jù)，也就是沒有接收到數(shù)據(jù) { flag++; //計(jì)時(shí)變量加 if(flag>=80) //加到80 flag_1=1; //變量置1 delay(5); //計(jì)時(shí)分辨率是5ms，計(jì)80次就是80*5=400ms } if(flag_1) //如果變量為1，計(jì)時(shí)400ms，開啟報(bào)警 for(t=0;t<20;t++) //for循環(huán)控制燈和蜂鳴器報(bào)警 { LED2=~LED2; LED1=~LED1; //取反，達(dá)到閃爍的效果 delay(80); //延時(shí)80ms if(t==19) //t加到19時(shí) { gotoa; //回到while前面的a: flag_1=0; flag=0; }