【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 轉(zhuǎn)化，這樣最終輸出OUT的輸出信號(hào)為低電平信號(hào)。 放大電路的設(shè)計(jì)因?yàn)闊後岆娂t外傳感器采集到的信號(hào)很小，僅1mV左右，NRF24L01無(wú)線模塊不能把此時(shí)的信號(hào)傳輸出去，~10HZ。如果想把接收到的信號(hào)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)射出去，就必須經(jīng)過(guò)高增益、低噪聲和低頻放大器放大[9]。通常情況下，要求放大器的增益為60~70dB,~7HZ。如圖49所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的放大電路，Vi和Vo分別是輸入電壓信號(hào)和輸出放大的電壓信號(hào)。圖49 放大電路圖 無(wú)線發(fā)射和接收模塊無(wú)線發(fā)射的模塊有NRF24L0NRF90PT2262等，本設(shè)計(jì)采用的是NRF24L01無(wú)線收發(fā)模塊。⑴ nRF24L01的簡(jiǎn)介nRF24L01是一個(gè)體積小、工作在寬電壓（~）~。幾乎所有的單片機(jī)芯片都能和它相連，并能完成相應(yīng)的無(wú)線傳輸工作。它具有功耗低、數(shù)據(jù)傳輸速度快、多點(diǎn)通訊和調(diào)頻、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大等優(yōu)點(diǎn)，但是它的傳輸距離短[13]。⑵ NRF24L01的參數(shù)，具體參數(shù)如表41所示：表41 NRF24L01的性能參數(shù)表性能參數(shù)數(shù)值單位最低供電電壓V最大發(fā)射功率0dBm最大數(shù)據(jù)傳輸速率2Mbps發(fā)射模式下，電流消耗（0dBm）mA接收模式下電流消耗（2Mbps）mA工作溫度范圍40～+80℃掉電模式下電流消耗900nA⑶ NRF24L01的引腳及其功能[14]，具體如表42所示：表42 NRF24L01的引腳與功能表引腳名稱(chēng)引腳功能描述1CE數(shù)字輸入RX或TX模式選擇2CSN數(shù)字輸入SPI片選信號(hào)3SCK數(shù)字輸入SPI時(shí)鐘4MOSI數(shù)字輸入從SPI數(shù)據(jù)輸入腳5MISO數(shù)字輸出從SPI數(shù)據(jù)輸出腳6IRQ數(shù)字輸出可屏蔽中斷腳7VDD電源電源（+3v）8VSS電源接地（0v）9XC2模擬輸出晶體振蕩器2腳10XC1模擬輸入晶體振蕩器1腳/外部時(shí)鐘輸入腳11VDD_PA電源輸出給RF的功率放大器提供的+12ANT1天線天線接口113ANT2天線天線接口214DVDD電源輸出去耦電路電源正極端15IREF模擬輸入?yún)⒖茧娏鳍?NRF24L01的工作模式NRF24L01有四種工作模式，分別為掉電、空閑、接收及發(fā)射四種。具體如表43所示：表43 NRF24L01工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO狀態(tài)接收111—發(fā)射101數(shù)據(jù)已在發(fā)射堆棧里發(fā)射1010當(dāng)CE有下降沿跳變時(shí)，數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)射空閑2101發(fā)射堆棧空空閑11—0此時(shí)沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)射掉電0———空閑模式1：NRF24L01主要用于減少電流損耗，晶體振蕩器在該模式下仍然處于工作模式?？臻e模式2：在CE=1時(shí)且當(dāng)發(fā)射堆棧為空發(fā)生時(shí)?？臻e模式：保留配置字。掉電模式：此模式下NRF24L01損耗電流最小，與此同時(shí)nRF24L01停止工作，但是所有配置寄存器的值仍然保留。⑸ NRF24L01的工作原理本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的無(wú)線模塊NRF24L01需要單片機(jī)的供電。發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí),需要把NRF24L01配置為發(fā)射模式，接著按照時(shí)序由SPI口把有效數(shù)據(jù)TX_PLD和接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR寫(xiě)入nRF24L01緩存區(qū)；TX_PLD必須在SPI片選信號(hào)為低時(shí)不斷寫(xiě)入，與CSN不同的是TX_ADDR在發(fā)射時(shí)只需要寫(xiě)入一次即可。然后當(dāng)CE保持在高電平且處在高電平的時(shí)間不少于10μs，延遲130μs后NRF24L01發(fā)射數(shù)據(jù)。確定通信成功有兩種可能：一種是當(dāng)自動(dòng)應(yīng)答開(kāi)啟，NRF24L01立即進(jìn)入接收模式，如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功，配置和數(shù)據(jù)恢復(fù)初始狀態(tài)。另一種是未收到應(yīng)答，則系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)重新發(fā)射，以保證把接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送出去[15]。若重發(fā)次數(shù)過(guò)多，達(dá)到發(fā)射的上限，這時(shí)系統(tǒng)將MAX_RT置高，保留系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，等待下一次合適的時(shí)候再發(fā)設(shè)。這時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，通知微控制器。最后成功的發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí),若芯片的使能CE為低則進(jìn)入空閑模式1。然而此時(shí)若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且CE=1時(shí)，則進(jìn)入下一次發(fā)射。若進(jìn)入空閑模式2時(shí)，則發(fā)送堆棧中無(wú)數(shù)據(jù)且CE=1。接收數(shù)據(jù)時(shí),首先將系統(tǒng)配置為接收模式，接著把NRF24L01設(shè)置為延遲130μs，系統(tǒng)進(jìn)入接收狀態(tài)，為了等待紅外采集來(lái)的數(shù)據(jù)。當(dāng)接收方檢測(cè)到這些有效地址和循環(huán)冗余校驗(yàn)時(shí)，這時(shí)NRF24L01將把數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在接收和FIFO中，系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，通知微控制器去取數(shù)據(jù)。若此時(shí)自動(dòng)應(yīng)答開(kāi)啟，接收方這時(shí)候?qū)?huì)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)，目的是用來(lái)回傳應(yīng)答信號(hào)。最后CE變低，nRF24L01進(jìn)入空閑模式1表示接收成功[16]。無(wú)線模塊的原理圖如49所示圖49 無(wú)線模塊的原理圖 報(bào)警模塊的設(shè)計(jì) 發(fā)光二級(jí)管報(bào)警電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的發(fā)光二級(jí)管用作系統(tǒng)的報(bào)警，當(dāng)紅外傳感器采集到人體信號(hào)時(shí)，通過(guò)無(wú)線設(shè)備發(fā)送到主機(jī)模塊，這時(shí)單片機(jī)控制發(fā)光二極管報(bào)警電路，這時(shí)二極管不斷地閃爍，起到提示報(bào)警的作用。，連在單片機(jī)的RXD引腳上，外部接在VCC上。當(dāng)單片機(jī)的RXD引腳處于低電平的時(shí)候，發(fā)光二級(jí)管被點(diǎn)亮，起到提示報(bào)警作用。如圖410所示為發(fā)光二極管報(bào)警電路圖。圖410 發(fā)光二級(jí)管報(bào)警電路圖 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)如圖411所示是一個(gè)聲音報(bào)警系統(tǒng)的電路圖，本設(shè)計(jì)它由一個(gè)buzer和一個(gè)三極管以及電阻組成，連接到單片機(jī)的引腳上，構(gòu)成一個(gè)防盜的聲音報(bào)警電路。圖411 聲音報(bào)警電路圖5 系統(tǒng)軟件部分本論文采用模塊化的程序設(shè)計(jì)思想，通過(guò)主程序來(lái)調(diào)用各個(gè)子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)各模塊的功能。子程序包括延時(shí)函數(shù)、中斷函數(shù)、定時(shí)器函數(shù)以及NRF24L01的無(wú)線模塊的SPI模擬端口。最后通過(guò)把子函數(shù)和主函數(shù)連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。本設(shè)計(jì)利用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，現(xiàn)在大部分計(jì)算機(jī)可編程語(yǔ)言使用的是C語(yǔ)言。因?yàn)樗哂泻?jiǎn)便靈活、方便操作、良好的可移植性以及表達(dá)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，所以在開(kāi)發(fā)項(xiàng)目和教學(xué)上廣泛使用。 主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在開(kāi)始運(yùn)行之前需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化操作，以及需要把報(bào)警器等外部設(shè)備關(guān)閉等操作。主程序采用查詢(xún)的工作方式，其流程圖如圖51所示。圖51 主程序設(shè)計(jì)流程圖主程序：void main(void){ Delay_1ms(100)。 NRF24L01_Init()。 Delay_1ms(100)。 Delay_1ms(100)。 Delay_1ms(100)。 while(1) { NRF24L01_Mode_RX()。 NRF24L01_RxPacket(RxData)。 if(RxData[0]==1) { led = 0。 buzzer=0。 } else { led = 1。 buzzer=1。 } Delay_1ms(50)。 }} 子程序的設(shè)計(jì) 中斷函數(shù)設(shè)計(jì)圖52 中斷函數(shù)流程圖 NRF24L01無(wú)線傳輸模塊的程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)使用的最小系統(tǒng)是是AT89C52RC單片機(jī)，因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)沒(méi)有可以直接通信的SPI端口，所以在連接NRF24L01端口的時(shí)候需要先用程序模擬SPI端口，建立連接端口的條件。NRF24L01的具體發(fā)射和接受以及模擬的端口具體程序如附錄B所示。6 結(jié) 論本設(shè)計(jì)采用了熱釋電紅外傳感器、NRF24L01無(wú)線模塊、核心模塊的單片機(jī)完成課題的設(shè)計(jì)。單片機(jī)選用的是平常最常用的指令簡(jiǎn)單和功耗低等強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的STC89C52。利用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)聲音報(bào)警器和燈光報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。本設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)在于熱釋電紅外傳感器的設(shè)計(jì)，因?yàn)閮?nèi)部含有信號(hào)放大電路和門(mén)限電路，所以整個(gè)電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。而且熱釋電紅外傳感器采集的是人體發(fā)出的紅外波長(zhǎng)，所以采集的時(shí)候可能會(huì)受到動(dòng)物或者其它因素的干擾，造成采集信號(hào)過(guò)程產(chǎn)生一點(diǎn)的誤差。NRF24L01具有功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，所以被用作本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸和接受。在設(shè)計(jì)中由于對(duì)NRF24L01引腳的不熟悉造成整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程比較困難。最后通過(guò)二個(gè)月的學(xué)習(xí)，最后成功的搭建了無(wú)線防盜報(bào)警系統(tǒng)。無(wú)線防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)是個(gè)應(yīng)用型比較強(qiáng)的課題，其中在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮很多實(shí)際情況的問(wèn)題，比如防盜區(qū)域的場(chǎng)景的復(fù)雜性和其他事物的干擾性等現(xiàn)實(shí)的因素。所以要使其設(shè)計(jì)產(chǎn)品化就必須要進(jìn)一步的研究以及克服一些自身的缺陷和不足。這樣才能滿(mǎn)足現(xiàn)在智能小區(qū)和大型倉(cāng)庫(kù)的要求。通過(guò)幾個(gè)月的不斷學(xué)習(xí)和一些國(guó)內(nèi)外科技的了解，如果要提高防盜的準(zhǔn)確度和靈敏度，可以把紅外傳感器改換成攝像頭，通過(guò)采集圖像來(lái)處理判斷是否進(jìn)行報(bào)警。無(wú)線模塊也可以采用傳輸距離更遠(yuǎn)、功能更強(qiáng)大的PT2262/PT2272?，F(xiàn)在由于知識(shí)水平以及知識(shí)水平的局限沒(méi)辦法更深入的研究。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，學(xué)到了很多，尤其對(duì)AT89C51單片機(jī)有了更深入的了解，每個(gè)引腳都做了細(xì)致的研究。同時(shí)也對(duì)平時(shí)沒(méi)有接觸過(guò)的熱釋電紅外傳感器、NRF24L01無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行了學(xué)習(xí)。雖然整個(gè)過(guò)程很辛苦，但很開(kāi)心，最重要的是在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中自己知道哪些知識(shí)是自己薄弱的，這樣可以在以后的學(xué)習(xí)生活中有針對(duì)的去學(xué)習(xí)。謝 辭通過(guò)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)和不懈努力，最終畢業(yè)論文順利完成。在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師張自軍教授。整個(gè)過(guò)程中，從選題到設(shè)計(jì)思路以及論文的撰寫(xiě)都得到張自軍老師的細(xì)心指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求。由于基礎(chǔ)的薄弱，在畫(huà)設(shè)計(jì)的原理圖和PCB線路圖時(shí)很吃力，張老師就細(xì)心的對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)和幫助，讓我在這次設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多，也收獲了很多的感動(dòng)。同時(shí)張自軍老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)和和藹可親的師長(zhǎng)風(fēng)范都值得我去好好學(xué)習(xí)。還有他那孜孜不倦的探索鉆研的精神更讓我