【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)化，這樣最終輸出OUT的輸出信號為低電平信號。 放大電路的設計因為熱釋電紅外傳感器采集到的信號很小，僅1mV左右，NRF24L01無線模塊不能把此時的信號傳輸出去，~10HZ。如果想把接收到的信號通過無線模塊發(fā)射出去，就必須經(jīng)過高增益、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所示為一個簡單的放大電路，Vi和Vo分別是輸入電壓信號和輸出放大的電壓信號。圖49 放大電路圖 無線發(fā)射和接收模塊無線發(fā)射的模塊有NRF24L0NRF90PT2262等，本設計采用的是NRF24L01無線收發(fā)模塊。⑴ nRF24L01的簡介nRF24L01是一個體積小、工作在寬電壓（~）~。幾乎所有的單片機芯片都能和它相連，并能完成相應的無線傳輸工作。它具有功耗低、數(shù)據(jù)傳輸速度快、多點通訊和調(diào)頻、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大等優(yōu)點，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3SCK數(shù)字輸入SPI時鐘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CE有下降沿跳變時，數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)射空閑2101發(fā)射堆?？湛臻e11—0此時沒有數(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時且當發(fā)射堆棧為空發(fā)生時?？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的工作原理本設計系統(tǒng)的無線模塊NRF24L01需要單片機的供電。發(fā)射數(shù)據(jù)時,需要把NRF24L01配置為發(fā)射模式，接著按照時序由SPI口把有效數(shù)據(jù)TX_PLD和接收節(jié)點地址TX_ADDR寫入nRF24L01緩存區(qū)；TX_PLD必須在SPI片選信號為低時不斷寫入，與CSN不同的是TX_ADDR在發(fā)射時只需要寫入一次即可。然后當CE保持在高電平且處在高電平的時間不少于10μs，延遲130μs后NRF24L01發(fā)射數(shù)據(jù)。確定通信成功有兩種可能：一種是當自動應答開啟，NRF24L01立即進入接收模式，如果收到應答，則認為此次通信成功，配置和數(shù)據(jù)恢復初始狀態(tài)。另一種是未收到應答，則系統(tǒng)將會自動重新發(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)過多，達到發(fā)射的上限，這時系統(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候再發(fā)設。這時系統(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,若芯片的使能CE為低則進入空閑模式1。然而此時若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且CE=1時，則進入下一次發(fā)射。若進入空閑模式2時，則發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且CE=1。接收數(shù)據(jù)時,首先將系統(tǒng)配置為接收模式，接著把NRF24L01設置為延遲130μs，系統(tǒng)進入接收狀態(tài)，為了等待紅外采集來的數(shù)據(jù)。當接收方檢測到這些有效地址和循環(huán)冗余校驗時，這時NRF24L01將把數(shù)據(jù)包存儲在接收和FIFO中，系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，通知微控制器去取數(shù)據(jù)。若此時自動應答開啟，接收方這時候?qū)M入發(fā)射狀態(tài)，目的是用來回傳應答信號。最后CE變低，nRF24L01進入空閑模式1表示接收成功[16]。無線模塊的原理圖如49所示圖49 無線模塊的原理圖 報警模塊的設計 發(fā)光二級管報警電路設計本設計的發(fā)光二級管用作系統(tǒng)的報警，當紅外傳感器采集到人體信號時，通過無線設備發(fā)送到主機模塊，這時單片機控制發(fā)光二極管報警電路，這時二極管不斷地閃爍，起到提示報警的作用。，連在單片機的RXD引腳上，外部接在VCC上。當單片機的RXD引腳處于低電平的時候，發(fā)光二級管被點亮，起到提示報警作用。如圖410所示為發(fā)光二極管報警電路圖。圖410 發(fā)光二級管報警電路圖 聲音報警電路的設計如圖411所示是一個聲音報警系統(tǒng)的電路圖，本設計它由一個buzer和一個三極管以及電阻組成，連接到單片機的引腳上，構成一個防盜的聲音報警電路。圖411 聲音報警電路圖5 系統(tǒng)軟件部分本論文采用模塊化的程序設計思想，通過主程序來調(diào)用各個子程序來實現(xiàn)各模塊的功能。子程序包括延時函數(shù)、中斷函數(shù)、定時器函數(shù)以及NRF24L01的無線模塊的SPI模擬端口。最后通過把子函數(shù)和主函數(shù)連接起來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。本設計利用C語言進行編程，現(xiàn)在大部分計算機可編程語言使用的是C語言。因為它具有簡便靈活、方便操作、良好的可移植性以及表達能力強等特點，所以在開發(fā)項目和教學上廣泛使用。 主程序設計系統(tǒng)的設計在開始運行之前需要對單片機進行初始化操作，以及需要把報警器等外部設備關閉等操作。主程序采用查詢的工作方式，其流程圖如圖51所示。圖51 主程序設計流程圖主程序：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)。 }} 子程序的設計 中斷函數(shù)設計圖52 中斷函數(shù)流程圖 NRF24L01無線傳輸模塊的程序設計本設計系統(tǒng)使用的最小系統(tǒng)是是AT89C52RC單片機，因為該單片機沒有可以直接通信的SPI端口，所以在連接NRF24L01端口的時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 論本設計采用了熱釋電紅外傳感器、NRF24L01無線模塊、核心模塊的單片機完成課題的設計。單片機選用的是平常最常用的指令簡單和功耗低等強等優(yōu)點的STC89C52。利用單片機驅(qū)動聲音報警器和燈光報警器進行報警。本設計的主要難點在于熱釋電紅外傳感器的設計，因為內(nèi)部含有信號放大電路和門限電路，所以整個電路結構比較復雜。而且熱釋電紅外傳感器采集的是人體發(fā)出的紅外波長，所以采集的時候可能會受到動物或者其它因素的干擾，造成采集信號過程產(chǎn)生一點的誤差。NRF24L01具有功耗低、結構簡單等優(yōu)點，所以被用作本設計的數(shù)據(jù)傳輸和接受。在設計中由于對NRF24L01引腳的不熟悉造成整個設計過程比較困難。最后通過二個月的學習，最后成功的搭建了無線防盜報警系統(tǒng)。無線防盜報警器設計是個應用型比較強的課題，其中在整個設計過程中需要考慮很多實際情況的問題，比如防盜區(qū)域的場景的復雜性和其他事物的干擾性等現(xiàn)實的因素。所以要使其設計產(chǎn)品化就必須要進一步的研究以及克服一些自身的缺陷和不足。這樣才能滿足現(xiàn)在智能小區(qū)和大型倉庫的要求。通過幾個月的不斷學習和一些國內(nèi)外科技的了解，如果要提高防盜的準確度和靈敏度，可以把紅外傳感器改換成攝像頭，通過采集圖像來處理判斷是否進行報警。無線模塊也可以采用傳輸距離更遠、功能更強大的PT2262/PT2272?，F(xiàn)在由于知識水平以及知識水平的局限沒辦法更深入的研究。在整個畢業(yè)設計的過程中，學到了很多，尤其對AT89C51單片機有了更深入的了解，每個引腳都做了細致的研究。同時也對平時沒有接觸過的熱釋電紅外傳感器、NRF24L01無線傳輸模塊進行了學習。雖然整個過程很辛苦，但很開心，最重要的是在這個設計過程中自己知道哪些知識是自己薄弱的，這樣可以在以后的學習生活中有針對的去學習。謝 辭通過這段時間的學習和不懈努力，最終畢業(yè)論文順利完成。在這里首先要感謝我的指導老師張自軍教授。整個過程中，從選題到設計思路以及論文的撰寫都得到張自軍老師的細心指導和嚴格的要求。由于基礎的薄弱，在畫設計的原理圖和PCB線路圖時很吃力，張老師就細心的對我進行指導和幫助，讓我在這次設計中學到了很多，也收獲了很多的感動。同時張自軍老師嚴謹?shù)慕虒W態(tài)度、一絲不茍的工作作風和和藹可親的師長風范都值得我去好好學習。還有他那孜孜不倦的探索鉆研的精神更讓我