51单片机的无线防丢器设计与制作
本课题设计的防丢器主要是有两块：主机和子机。主机和子机共有的是单片机的控制模块stc89c51、无线收发的模块nrf24l01。就主机而言，其配置了振动与声光报警模块，而子机则以灯光提示电路及报警模块为主。因为主机和子机包含了2.4g技术的无线通信模块nrf24l01,所以主机子机进行信号收发。当距离不超过规定范围时,子机主机可以相互连接。如距离超出了设定标准，则数据传输中断，主机此时表现为声光振动报警，而子机则表现为声光报警。本项目创新之处是添加了震动报警，这在喧嚣的环境之中，更具备应用价值。
目录
引言 1
一、总体方案设计的论证 2
（一）系统方案设计 2
（二）模块方案设计 2
二、子机硬件电路设计 3
（一）stc89c51单片机主控模块设计 3
（二）nrf24l01无线的模块设计 5
（三）声光报警模块设计 7
三、主机硬件电路设计 7
（一）声音报警电路 7
（二）震动报警模块设计 8
（三）按键模块设计 8
（一）软件介绍 8
（二）主机流程图设计 9
（三）子机流程图设计 10
（四）nrf24l01接收流程图设计 11
（五）nrf24l01发送流程图设计 13
五、系统调试及实验结果 13
（一）调试过程 13
（二）实验结果 14
结论 15
致谢 16
参考文献 17
附录一：主机及子机原理图 18
附录二：主机及子机PCB 20
附录三：元件清单及实物图 22
附录四：nrf24l01发送模块程序 23
附录五：nrf24l01模块程序 27
引言
在科学技术不断进步发展的过程中，现代人们生活节奏也不断加快，来自各方的压力，使好多人常常处于绷紧大脑的状态，长此以往记忆很是容易出现问题，常常丢东西。另外，为了缓解压力，人们会出去溜达溜达，买买东西，旅旅游什么的，但是头疼的是，小偷也爱扎堆光顾这种人多的地方，一个不
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小心，钱包、手机就没了，最要命的是应该就是那些带着小孩外出的父母或者爷爷奶奶，小孩本身就好动，喜欢到处跑，一个不留神小孩就窜没了。新闻上也经常放到家长带小孩带丢了，为预防这种情况，智能电子防丢器就出现于我们之生活中。
智能电子防丢器一般很迷你小巧，而且可以循环多次使用，随处可放。放在钱包或佩戴在小孩身上，会稍微安心一点。本课题设计的防丢器，保留了声音报警这个特色还兼具震动报警作用。
本题目设计有软硬两个层面，对于硬件电路设计，选用了51单片机作为实现基础，并应用nrf24l01作为系统通信模块，该模块设定的界限值是100cm，主机、子机间距离没超过100cm，则收发模块正常通讯；超过100cm，则通讯受阻不能传输，通过主控模块处理主机或或子机通讯状态检验，判定是否发出报警操作。
一、总体方案设计的论证
（一）系统方案设计
子机：单片机控制，其他几种电路辅助构成整个系统。子机设计框图如下图11所示：
图11 子机设计框图
主机：主机也是单片机来控制，其他电路有报警模块，有震动模块，有通信模块，有复位与查找等模块。图12具体展示了基于主机的整体框架信息：
图12 主机框架示意图
（二）模块方案设计
1．主控芯片方案
方案一：选择stc89c51单片机作为实现条件。c51单片机无论在成本还是内部资源上，都能够在如今低端单片机市场中独占鳌头，目前stc89c51单片机的平均价格为2rmb左右，作为系统的主控核心，能够大大地提高控制系统的性价比。在电路构建方面没有任何贴片引脚，都是直插形式。因此对于pcb的布局以及焊接工作，能够大大降低设计难度。
方案二：用以msp43f149单片机。此款单片机较方案一相对高端,譬如：集成度更高，功能更强大，运行速度更快。但是本设计结构并不复杂，强大功能并不是那么重要。而且相对于方案一成本投入较高，开发与实现周期相对较长。
综合来分析，在本设计方案中微控单元选定为第一条。
2．无线通信模块方案
该层面的设计方案主要表现为三种，方案一，应用pt2262/pt2272。该芯片功耗低、地址码较多等。但是这种芯片实现复杂程度高，且仅支持单向报警；
方案二，应用m7216芯片，其具备集成特性，支持遥控作业，但在系统结构上较为复杂；
方案三，选用nrf24l01无线收发模块。这种模块以2.4g技术进行短距离传输，其具备相对突出的抗干扰性，响应速度快，功耗相对较低且成本不高，结构设计与实现简单，支持双向报警。
因此，取用方案三为本设计通信模块。
二、子机硬件电路设计
（一）stc89c51单片机主控模块设计
1.stc89c51单片机简介
所用主控属于比较常用的8位单片机，其兼容性较高，性能也较高，有低功耗这个最实用的特性。并且可以独自在线编程；时钟频率介于0到24MHz。
图21具体展示了其引脚相关信息：
图21单片机管脚图
其部分引脚阐释：
电源引脚为40脚和20脚，
外接晶振引脚主要包括2根，其一，19脚代指的是外部信号接口；18脚代指的是主控震荡输出；
控制引脚4根，具体如下：
9脚：复位
30脚：地址锁存允许信号
29脚：外存储器信息读取信号
31脚:对内、外部信号进行控制
双向I/O端口（4组）：
Stc89c51微控单元有32个引脚，其细分又有4组，分别是P0P3。除P0外，每个都是八位的端口，并且还是双向的，内部上拉电阻。可同时驱动多达四个负载，输出高电平时是为1，若其为输入口，被拉低的引脚可输出一个电流。P0口与其他三个口不同。
P0端口没有内部上拉的电阻。另，该端口是以恢复总线之用，提供8位数据与低8位地址。
2.单片机最小系统
所谓的最小系统是以最精简的元件组成稳定运转的系统。图22具体描述其运行原理信息：
图22 单片机最小系统原理框图
时钟电路：
时钟电路提供微控单元的18脚和19脚频率稳定的脉冲信号，由于stc89c51单片机能够在0~40MHz范围内的任一脉冲频率下正常工作,因此本系统随机选用了一个12M的晶振用于产生12MHz脉冲信号.
晶振与微控单元的振荡电路相连，不能构成自激振荡器，还必须并联的两个电容。来产生相应的clk。双电容设置，可以为稳频与震荡加速提供支持，电容值区间表现为0.0050.03nf，多选用0.03nf。
时钟电路如下图23所示。
图23 stc89c1内部时钟电路
复位电路：
如电源正极表现为高电平状态，如单片机复位9脚可以达到高电平脉冲持续2周期的条件，则单片机则复位。如若持续高电平通电，那么主控必将是不断复位。图24具体描述了复位电路相关信息：
目录
引言 1
一、总体方案设计的论证 2
（一）系统方案设计 2
（二）模块方案设计 2
二、子机硬件电路设计 3
（一）stc89c51单片机主控模块设计 3
（二）nrf24l01无线的模块设计 5
（三）声光报警模块设计 7
三、主机硬件电路设计 7
（一）声音报警电路 7
（二）震动报警模块设计 8
（三）按键模块设计 8
（一）软件介绍 8
（二）主机流程图设计 9
（三）子机流程图设计 10
（四）nrf24l01接收流程图设计 11
（五）nrf24l01发送流程图设计 13
五、系统调试及实验结果 13
（一）调试过程 13
（二）实验结果 14
结论 15
致谢 16
参考文献 17
附录一：主机及子机原理图 18
附录二：主机及子机PCB 20
附录三：元件清单及实物图 22
附录四：nrf24l01发送模块程序 23
附录五：nrf24l01模块程序 27
引言
在科学技术不断进步发展的过程中，现代人们生活节奏也不断加快，来自各方的压力，使好多人常常处于绷紧大脑的状态，长此以往记忆很是容易出现问题，常常丢东西。另外，为了缓解压力，人们会出去溜达溜达，买买东西，旅旅游什么的，但是头疼的是，小偷也爱扎堆光顾这种人多的地方，一个不
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
小心，钱包、手机就没了，最要命的是应该就是那些带着小孩外出的父母或者爷爷奶奶，小孩本身就好动，喜欢到处跑，一个不留神小孩就窜没了。新闻上也经常放到家长带小孩带丢了，为预防这种情况，智能电子防丢器就出现于我们之生活中。
智能电子防丢器一般很迷你小巧，而且可以循环多次使用，随处可放。放在钱包或佩戴在小孩身上，会稍微安心一点。本课题设计的防丢器，保留了声音报警这个特色还兼具震动报警作用。
本题目设计有软硬两个层面，对于硬件电路设计，选用了51单片机作为实现基础，并应用nrf24l01作为系统通信模块，该模块设定的界限值是100cm，主机、子机间距离没超过100cm，则收发模块正常通讯；超过100cm，则通讯受阻不能传输，通过主控模块处理主机或或子机通讯状态检验，判定是否发出报警操作。
一、总体方案设计的论证
（一）系统方案设计
子机：单片机控制，其他几种电路辅助构成整个系统。子机设计框图如下图11所示：
图11 子机设计框图
主机：主机也是单片机来控制，其他电路有报警模块，有震动模块，有通信模块，有复位与查找等模块。图12具体展示了基于主机的整体框架信息：
图12 主机框架示意图
（二）模块方案设计
1．主控芯片方案
方案一：选择stc89c51单片机作为实现条件。c51单片机无论在成本还是内部资源上，都能够在如今低端单片机市场中独占鳌头，目前stc89c51单片机的平均价格为2rmb左右，作为系统的主控核心，能够大大地提高控制系统的性价比。在电路构建方面没有任何贴片引脚，都是直插形式。因此对于pcb的布局以及焊接工作，能够大大降低设计难度。
方案二：用以msp43f149单片机。此款单片机较方案一相对高端,譬如：集成度更高，功能更强大，运行速度更快。但是本设计结构并不复杂，强大功能并不是那么重要。而且相对于方案一成本投入较高，开发与实现周期相对较长。
综合来分析，在本设计方案中微控单元选定为第一条。
2．无线通信模块方案
该层面的设计方案主要表现为三种，方案一，应用pt2262/pt2272。该芯片功耗低、地址码较多等。但是这种芯片实现复杂程度高，且仅支持单向报警；
方案二，应用m7216芯片，其具备集成特性，支持遥控作业，但在系统结构上较为复杂；
方案三，选用nrf24l01无线收发模块。这种模块以2.4g技术进行短距离传输，其具备相对突出的抗干扰性，响应速度快，功耗相对较低且成本不高，结构设计与实现简单，支持双向报警。
因此，取用方案三为本设计通信模块。
二、子机硬件电路设计
（一）stc89c51单片机主控模块设计
1.stc89c51单片机简介
所用主控属于比较常用的8位单片机，其兼容性较高，性能也较高，有低功耗这个最实用的特性。并且可以独自在线编程；时钟频率介于0到24MHz。
图21具体展示了其引脚相关信息：
图21单片机管脚图
其部分引脚阐释：
电源引脚为40脚和20脚，
外接晶振引脚主要包括2根，其一，19脚代指的是外部信号接口；18脚代指的是主控震荡输出；
控制引脚4根，具体如下：
9脚：复位
30脚：地址锁存允许信号
29脚：外存储器信息读取信号
31脚:对内、外部信号进行控制
双向I/O端口（4组）：
Stc89c51微控单元有32个引脚，其细分又有4组，分别是P0P3。除P0外，每个都是八位的端口，并且还是双向的，内部上拉电阻。可同时驱动多达四个负载，输出高电平时是为1，若其为输入口，被拉低的引脚可输出一个电流。P0口与其他三个口不同。
P0端口没有内部上拉的电阻。另，该端口是以恢复总线之用，提供8位数据与低8位地址。
2.单片机最小系统
所谓的最小系统是以最精简的元件组成稳定运转的系统。图22具体描述其运行原理信息：
图22 单片机最小系统原理框图
时钟电路：
时钟电路提供微控单元的18脚和19脚频率稳定的脉冲信号，由于stc89c51单片机能够在0~40MHz范围内的任一脉冲频率下正常工作,因此本系统随机选用了一个12M的晶振用于产生12MHz脉冲信号.
晶振与微控单元的振荡电路相连，不能构成自激振荡器，还必须并联的两个电容。来产生相应的clk。双电容设置，可以为稳频与震荡加速提供支持，电容值区间表现为0.0050.03nf，多选用0.03nf。
时钟电路如下图23所示。
图23 stc89c1内部时钟电路
复位电路：
如电源正极表现为高电平状态，如单片机复位9脚可以达到高电平脉冲持续2周期的条件，则单片机则复位。如若持续高电平通电，那么主控必将是不断复位。图24具体描述了复位电路相关信息：
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