智能无线防丢器设计毕业论文.doc
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智能无线防丢器设计毕业论文.doc
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郑州工业应用技术学院本科生毕业论文智能无线防丢器设计
本科生毕业设计
题目:
智能无线防丢器设计
I
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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日 期:
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学位论文原创性声明
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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
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日期:
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日期:
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3)中文摘要(300字左右)、关键词
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引言(或绪论)、正文、结论
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8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
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3.附件包括:
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4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
摘要
本课题设计的防丢器与现代人们生活密切相关,是时代进步,科技发展的成果。
本设计主要分为母机和子机两个部分,母机主要包括TC89C51单片机控制模块、NRF24L01无线发送和接收模块、声光报警和震动报警模块,复位电路模块以及晶振电路模块。
子机主要包括STC89C51单片机控制模块、NRF24L01无线发送和接收模块、声光报警模块、灯光提示电路、晶振电路模块以及复位电路模块。
因为母机和子机都载有采用2.4G技术进行通信的NRF24L01无线模块,所以母机和子机都能够进行信号的发送和接收。
当两者距离没有超过规定的范围时,NRF24L01发射端配置为发射模式,对数据进行发送,相应的NRF24L01接收端配置为接收模式对数据进行接收,当接收端接收到发送端的数据时,然后对发送端传输应答信号,这样母机和子机就完成了一次通信。
然而当母机和子机的距离超过规定范围内时,那么母机发送的数据就不能被子机所接收,这时子机也不会对母机传递应答信号,在超过规定的时间内发送端不能接收到接收端发出的应答信号,而此时母机和子机就不能进行正常的通信,数据传输失败,母机进行声光报警和震动报警,子机出现声光报警。
本设计在原有防丢器的基础上加以震动报警模块,这也是本设计的创新所在,防丢器的震动报警功能在现代生活中发挥着越来越重要的作用,尤其是在噪杂的人群中,效果尤为突出。
关键词:
NRF24L01;防丢器;STC89C51
V
Abstract
Abstract:
Theissueofanti-lostdesigniscloselyrelatedtomodernpeople'slives,istheeraofprogress,theresultsofscientificandtechnologicaldevelopment.Thedesignisdividedintotwopartsofthebaseunitandthehandset,thebaseunitincludesTC89C51MCUcontrolmodule,NRF24L01wirelesstransmissionandreceptionmodule,soundandlightalarmandvibrationalarmmodule,resetcircuitmoduleandoscillatorcircuitmodule.IncludingmajorSTC89C51slaveMCUcontrolmodule,NRF24L01wirelesstransmissionandreceptionmodule,soundandlightalarmmodule,lightingtipscircuit,crystaloscillatorcircuitmoduleandresetcircuitmodule.Becausethebaseunitandhandsetarecontainedusing2.4GtechnologyNRF24L01wirelesscommunicationmodule,sothebaseunitandthehandsetcansendandreceivesignals.Whenthedistancebetweenthetwodoesnotexceedthespecifiedrange,NRF24L01thetransmitterconfiguredtotransmitmode,thedataissent,thecorrespondingNRF24L01receivingendconfiguredtoreceivedatareceptionmode,whenreceivingthesenderreceivesthedata,andthenthesenderresponsesignaltransmission,machinetoolsandsoontocompleteasub-machinecommunication.However,whenthedistanceofthebaseunitandthehandsetexceedsapredeterminedrange,thenthedatacannotbetransmittedbythebaseunitreceivedquiltmachine,thenthehandsetwillnothavethebaseunittransferacknowledgesignalwithinapredeterminedperiodoftimethanthesendertothereceivercannotreceiveresponsesignalsentfromtheconsole,butthistimethebaseunitandthehandsetcannotbenormalcommunication,datatransmissionfailure,machinetoolssoundandlightalarmandvibrationalarm,thehandsetappearssoundandlightalarms.Thedesigntobeintheoriginalanti-lost,basedonthevibrationalarmmodule,whichistheinnovationofthisdesignlies,antilostthevibrationalarmisplayinganincreasinglyimportantroleinmodernlife,especiallyinanoisycrowdtheeffectisparticularlyprominent.
Keywords:
NRF24L01;Antilostalarm;STC89C51
I
目录
1前言 1
1.1课题的背景与意义 1
1.2 国内外研究状况及相关领域中已有的研究成果 1
1.3设计任务的分析 1
1.4预期结果 2
2总体方案设计的论证 3
2.1系统方案设计 3
2.2模块方案设计................. 4
2.2.1主控芯片方案 4
2.2.2无线通信模块方案 4
3硬件电路设计 6
3.1STC89C51单片机主控模块设计 6
3.2单片机最小系统 8
3.2.1时钟电路 8
3.2.2复位电路 9
3.2.3STC89C51中断技术概述 9
3.3nRF24L01无线模块设计 10
3.3.1nRF24L01概述 10
3.3.2引脚功能及描述 11
3.3.3nRF24L01射频芯片特性 12
3.3.4nRF24L01发送程序设计 16
3.4声光报警模块设计 17
3.4.1灯光提示电路 17
3.4.2声音报警电路 17
3.5震动报警模块设计 18
3.6按键模块设计 19
4软件系统的设计 19
4.1软件介绍 20
4.2nRF24L01发送流程图设计 21
4.3nRF24L01接收流程图设计 22
4.4母机流程图设计 23
4.5子机流程图设计 24
5系统的调试及实验结果 25
5.1调试流程 25
5.2实验结果 25
6结论 26
7致谢 28
8参考文献 28
附录一:
主机原理图 33
附录二:
从机原理图 34
附录三:
元件清单 35
附录四:
NRF24L01发送模块程序 36
附录五:
NRF24L01接收模块程序 40
VIII
1前言
1.1课题的背景与意义
随着科学技术的进步、社会状况的良好发展,现代人们的生活节奏不断加快,而由于个人发展、家庭琐事、社会竞争等诸多因素,人们常常使自己的大脑处于忙碌和紧张的状态、长此以往容易导致自己记忆力下降,出现忘东忘西的状况,常常不记得自己的手机、钱包、钥匙放在何处。
另外,随着生活水平的不断提高,逛街、购物、出外旅行越来越受到人们的青睐,这些都是比较繁华热闹的地方,自己的钱包、手机不知什么时候就被小偷偷走了,更要命的是那些带着自己孩子外出的人们,稍微不注意自己的孩子就跑丢了。
为了预防以上这些不好事情的发生,智能电子防丢器就出现在我们的生活中并且很方便,很实用。
智能电子防丢器有体积小,携带方便,环保,性能好等特点,对防止钱包、手机、钥匙、小孩等贵重物品的丢失有很好的用途,是现代生活所必不可少的物品[[] WangXiaodongfeng-xiangyou.Basedonsinglechipmicrocomputerintelligentlost; preventersystemdesign[J].Journalofhenanscienceandtechnology,2011,(21):
61-61.
王啸东,尤凤翔.基于单片机的智能防丢器系统设计[J].河南科技,2011, (21):
61-61.
]。
本课题设计的防丢器通过单片机系统分别控制发送模块和接收模块,在保留声音报警功能的同时添加振动报警功能,这样在噪杂的人群中能更好的发挥防丢器的优势,更有效地解决物品丢失的问题。
1.2 国内外研究状况及相关领域中已有的研究成果
随着社会的发展,时代的进步,防丢器将在人们日常生活中发挥着越来越大的作用。
因此,好多专家与学者对防丢器进行了研究、分析及其设计。
在2000年,张朝辉设计了一款以UM3758—108A编解码芯片为核心的防丢器[[] Qing-wuli,FanGuiQingKangChunlei.WithnewmonolithiccodecICtwo-way transmissioncontrolcircuit[J].Journalofhenannormaluniversity:
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李庆武,樊贵卿,康春雷.采用新型单片编解码IC的双向传输控制电路[J].河南师范大学学报:
自然科学版,1996,(3):
32-34.
],当母机和子机超过规定范围内时就会出现声光报警。
2010年刘密歌、王路设计了一款防丢器,它以PT2262/PT2272编解码集成芯片为核心[[] Chun-huaxie,RaoYong.PT2262/PT2272multichannelhardwarecontrolmethod [J].Journalofmodernelectronictechnology,2011,34(19):
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谢春华,饶勇.PT2262/PT2272的多通道硬件控制方法[J].现代电子技术,2011, 34(19):
100-102.
]。
该防丢器不仅有防丢功能,而且还具有查找功能。
2014年郭明明、韩阳等人研究并设计了基于蓝牙技术的双向防丢器,该防丢器克服了原有防丢器单项声光报警的问题,开发了一种新型的防丢器[[] KanLiFengming-mingguo,HanYangdeng.Basedonbluetoothtechnologyresearch anddesignoftwo-wayantilost[J].Journalofelectronics,2014,(15):
11-12.
阚力丰,郭明明,韩洋等.基于蓝牙技术的双向防丢器的研究与设计[J].电子制 作,2014,(15):
11-12.
]。
而本设计则是采用2.4GHz无线技术的NRF24L01无线通信模块进行短距离传输,2.4GHz技术属于国际性的频段,抗干扰性强[[] LiJiao,YangRenkun,XiaoJun.2.4GHzwirelesstechnologystandardand ZigBeeanti-jammingperformance[J].Journaloftelecommunicationengineeringtechnologyandstandardization,2006,19(3):
31-35.
李蛟,杨仁锟,肖峻.2.4GHz无线技术标准及ZigBee抗干扰性能[J].电信工程技术与标准化,2006,19(3):
31-35.
]。
同时本设计在原有防丢器基础上加以震动报警功能,克服了原有防丢器的缺陷和不足,具有结构简单,功耗低,实用性强、方便使用等优点。
这种震动报警功能在噪杂的人群中效果显得尤为突出,更好的解决了物品丢失以及儿童丢失的问题。
1.3设计任务的分析
本设计分为硬件电路部分和软件编程部分。
硬件电路的主要部分是STC89C51单片机和采用2.4G技术进行短距离通信的NRF24L01无线发送和接收模块[[] ShenYongJiangWenxiong,GGGG.Basedonthegeneralwireless communicationmodulenRF24L01design[J].Journalofelectronicdesignengineering,2013,21(18):
84-86.
沈勇,蒋文雄,段勇.基于nRF24L01的通用无线通信模块设计[J].电子设计工程,2013,21(18):
84-86.
]。
该防丢器运用NRF24L01无线发送和接收模块在规定距离内母机和子机进行正常信号传输,超出距离母机和子机不能进行正常信号传输的思想,通过STC89C51单片机对母机或者子机接收的信息进行处理,并随时更新母机、子机的信息,进而对声光报警器和震动报警器进行控制[[] LiuMisong,wang.Thedesignandimplementationofmulti-functionalelectronic antilost[J].Journalofxi'anjournalsofliberalartscolleges,fromnaturalscience edition,2010,13
(1):
41-43.
刘密歌,王路.多功能电子防丢器的设计与实现[J].西安文理学院学报:
自然科学版,2010,13
(1):
41-43.
],以完成信号不能正常传输就报警的任务。
另外,本设计拥有结构简单,价格低廉,安全性高,传输速率快等特点。
本设计的软件编程部分是以KeilC51软件为开发平台,使用C语言进行程序编写的。
本此设计选用的是STC89C51单片机。
单片机具有以下特性:
·结构不复杂,安全性能高。
·处理功能强,速度快。
·低电压低耗,体积小。
·价格低廉,使用方便。
·程序的循环利用率较高。
1.4预期结果
母机和子机通过无线模块在10m的范围内上能相互通信,当信号不能正常传输时,进行声光报警和震动报警。
本设计的模块主要包括STC89C51单片机控制模块、NRF24L01无线发送和接收模块、声光报警和震动报警模块、灯光提示电路模块以及按键查找模块[[]PanYong,kratos,ZhaoRui.Intelligentwirelesstemperaturemeasurementsystem basedonNRF24L01design[J].Electricmeasurementtechnology,2010,33
(2):
120-122.
潘勇,管学奎,赵瑞.基于NRF24L01的智能无线温度测量系统设计[J].电子测量技术,2010,33
(2):
120-122.
]。
2总体方案设计的论证
2.1系统方案设计
子机:
子机主要包括STC89C51单片机控制模块、NRF24L01无线发送和接收模块、声光报警模块、灯光提示电路、晶振电路模块以及复位电路模块。
如下图2-1所示:
单
片
机
复位电路
晶振电路
声光报警模块
NRF24L01无线模块
灯光提示电路
图2-1子机模块
母机:
母机主要包括STC89C51单片机控制模块、NRF24L01无线发送和接收模块、声光报警和震动报警模块,复位电路模块以及晶振电路模块。
如下图2-2所示:
单
片
机
按键查找模块
晶振电路
声光报警模块
NRF24L01无线模块
复位电路
震动报警模块
图2-2母机模块
图2-2母机模块
2.2 模块方案设计
2.2.1主控芯片方案
方案一:
采用STC89C51单片机实现。
STC89C51单片机具有安全性能高、运行速度快、处理功能强、结构简单、功耗低、体积小、价格低廉、易于调试和维护等优点[[] Shan-shansun,lixin.STC89C51microcontrollerbasedintelligentalarmsystem [J].Thedesignandimplementationofsuijianginstitutejournal,2014,(5):
154-156.
孙珊珊,李欣.基于STC89C51单片机的智能报警系统的设计与实现[J].绥化学院学报,2014,(5):
154-156.
,][[] Yang-yangwang,xiao-longjin,STC89C51microcontrollerbasedcottonweightacquisitionsystem[J].Thedesignandimplementationofcomputerandtelecommunication,2012,(10):
24-25.
王洋洋,金晓龙,郭斌.基于STC89C51单片机的棉花重量采集系统的设计与实现[J].电脑与电信,2012,(10):
24-25.
]。
同时,STC89C51单片机易于开发,应用领域广,技术掌握较全面,技术运用能力较娴熟。
方案二:
采用MSP430F149单片机。
MSP430F149单片机具有集成度高、功能强大、可靠性高、运行速度快、功耗低等优点[[] GuoYuhuiyan-yuwang,thepresident-in-waiting.VacuumremotecontrolsystembasedonMSP430F149MCU[J].Instrumenttechniqueandsensor,2004,2004(8):
24-25.
郭玉辉,王彦瑜,李小强等.基于MSP430F149单片机的真空远程控制系统[J].仪表技术与传感器,2004,2004(8):
24-25.
,][[] LiuYaliJ
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