无线距离报警器.doc

题 目：无线距离报警器的设计与实现系 别： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 导 师： 成 绩： 2011 年 1 月 6 日无线距离报警器的设计与实现2 课程设计任务书 论文 题目无线距离报警器的设计与实现设 计 类 型 应用型 导 师 姓 名 段惠敏 主 要 内 容 及 目 标 距离防盗报警器已经渗入到居民生活的各个领域，被广泛应用于 商铺防盗，小区防盗，财产防盗、家庭安全防范中。 本设计要求制作一台发射机（子机），和一台接收机（母机）。 1、当子机离开母机大约10 米后母机声、光报警。 2、可以设置报警距离。 3、报警时同时进行声、光报警。 具 有 的 设 计 条 件 804 实验室安装有正版的Multisim 10 仿真软件。 实验室提供基本的实验仪器和器材。 计 划 学 生 数 及 任 务 计划3 人完成。 任务可由三位同学自行分配。建议1 人主要进行系统硬件设计，1 人主要进行系统软件设计，1 人主要进行系统的联调、性能分析并协调 其它二人完善系统设计形成设计报告。 计 划 设 计 进 程 学生自行组合承接课题，进行任务分工并收集相关资料、准备设计。 1、第1 1、第1 周，明确设计任务，画出设计框图，制定设计方案，写出 开题报告。 2、第2 周，确定具体设计电路，写出程序，进行实验。 3、第3 周，电路调试，完善系统，同时撰写设计报告。 参 考 文 献 1、康华光.电子技术基础（模拟部分）.北京：高等教育出版社.1998 年 2、康华光.电子技术基础（数字部分）.北京：高等教育出版社.1998 年 3、余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术，西安:西安电子科技 大学出版社，2005 年 4、 聂典，丁伟.Multisim 10 计算机仿真在电子电路设计中的应用. 北京：电子工业出版社.2009 年7 月 5、高频电子线路、通信电子线路相关资料 6、检索相关论文无线距离报警器的设计与实现3 目 录 1 引言 . 5 2 系统简介. 5 2.1 系统实现的主要功能 . 5 2.2 系统总体方框图 . 5 3 系统硬件实现. 6 3.1 系统发送、接收模块 . 6 3.2 系统电源 . 7 4 系统软件实现. 7 4.1 软件流程图 . 7 4.2 程序分析 . 8 4.2.1 发送部分 . 8 4.2.2 接收部分 . 9 5 系统测试. 10 6 结论 . 11 7 参考文献. 11 附件：程序代码. 12无线距离报警器的设计与实现4无线距离报警器的设计与实现摘要： 本文简要介绍了凌阳单片机SPCE061A 和无线通信模块nRF2401 的各个功 能模块及其特性。系统主要实现了无线距离报警，即当子机离开母机一定距离后， 母机会自动报警。分析了数据发送和接收的工作原理以及实现本系统所要解决的 关键问题，最后通过实物验证了系统的性能。 关键词： SPCE061A nRF2401 无线通信 报警无线距离报警器的设计与实现5 1 引言 随着电子信息技术和计算机网络技术的发展，人们的生活水平越来越高，而 报警系统作为现代防盗系统的一个重要组成部分，其性能的好坏直接关系到人们 日常生活的安全。把无线网络技术应用到报警系统中，通过实时采集周围的环境 信息，再通过无线的方式将信息传输给控制中心， 能够弥补有线设备的缺陷， 具有价廉、可靠性高等优点。 本设计中，我们根据无线网络技术的特点，设计了一种基于凌阳单片机 SPCE061A 和无线通信模块nRF2401 的无线距离报警器。该系统通过子机向母机 不间断的发送信号，当子机离开母机能够接受的范围时，母机会自动进行声光报 警。 2 系统简介 2.1 系统实现的主要功能 本设计是基于凌阳单片机 SPCE061A 和无线通信模块 nRF2401 的无线距离 报警器。其实现的主要功能有： （1）当子机在母机接受范围内时，母机的发光二极管会正常发光，显示已 经接收到子机发来的信号。 （2）当子机离开，超出了母机所能接收到的范围时，母机立即报警，并且 发光二极管会闪烁不停，显示子机发送的信号母机无法接收。 2.2 系统总体方框图 本系统制作的是一个无线距离传输报警器，系统主要由无线发送模块、无线 接受模块和电源3 个部分组成。系统总体框图如下图1 所示：无线距离报警器的设计与实现6 图1 系统总体框图 3 系统硬件实现 3.1 系统发送、接收模块 为了实现无线距离报警，本系统的发送和接收端均是采用无线通信模块 nRF2401。其电路原理图如图2 所示： 图2 无线通信模块nRF2401 电路原理图 声光报警 凌阳单片机 SPCE061A 凌阳单片机 SPCE061A 无线发送 nRF2401 信道 无线接收 nRF2401无线距离报警器的设计与实现7 3.2 系统电源 由于本系统所采用的是nRF2401 芯片作为无线发送模块的，其对于电源的 电压要求为3.3V，故设计中我们制作了一个相应的电源。电源原理图如下图所 示： 图3 5V 电源原理图 图4 3.3V 电源原理图 4 系统软件实现 4.1 软件流程图 本系统的软件部分主要包括两个部分：发送和接收。流程图如图5 所示：无线距离报警器的设计与实现8 图5 软件流程图 4.2 程序分析 4.2.1 发送部分 本系统中，是由子机来向母机发送信号的，子机不断的向母机发送同一个信 号，即键号1，并在每发一次信号之后会有一定的延时。 初始化 设置工作方式 发送 发送键号“1” 等待应答 开始 结束 发送部分 初始化 设置工作方式 发送 接收 开始 结束 接收部分 数据信 号？ Y N 声光报警 （a） （b）无线距离报警器的设计与实现9 while(1) *P_Watchdog_Clear = 0x1; nRF2401_SendByte(0x01); for(i=0; i10; i+) Delay_Us(10000); 4.2.2 接收部分 系统中的母机为接受端，当母机接收到子机发来的数据信号时，母机接受信 号，并点亮发光二极管，表示接收到子机发来的信号；当子机远离母机，在超出 母机的信号接受距离之后，母机会发出警报声“2”并使发光二极管不停地闪烁， 以显示子机发送的信号不在母机接受范围内。 while(1) int j=1; *P_Watchdog_Clear = 0x0001; if(nRF2401_RxStatus() = 1) nRF2401_ReceiveByte(RxBuf); if (RxBuf0 = 1) *P_IOA_Data=0xffff; else if(nRF2401_RxStatus() != 1) for(i=0;i100;i+) if(nRF2401_RxStatus()!= 1) j+;Delay_Us(1000); 无线距离报警器的设计与实现10 /if(nRF2401_RxStatus()!= 1) if(j=101) PlaySnd(1); *P_IOA_Data=0xffff; Delay_Us(1000); *P_IOA_Data=0x7fff; Delay_Us(1000); 5 系统测试 本系统的测试过程和方法主要分为： （1） 按照正确的接线方法分别接好发送和接收两部分的电路，在将两部分分别 接通3.3V 电源； （2） 将接收部分固定在一点，作为母机，不再移动；而将发送部分作为子机， 通过人为的移动来改变母机与子机之间的距离； （3） 当子机距离母机在大约20m范围内时，由于两者距离比较近，子机所发 送的数据信号在母机的接受范围内，故母机只是点亮发光二极管，表示接 收到子机的信号，并不报警； （4） 当子机远离母机20m之外后，母机无法接收到子机发送的数据信号，故 母机发出报警声，并致使发光二极管闪烁，表示子机已经远离母机很远， 母机无法接受数据信号。 测试结果： 通过以上的系统测试可以验证本系统很好的起到了无线声光报警器的作用。 当母机与子机间距离在20m内时，母机发光二极管会正常发光，不报警；而当 子机离开母机超过20m后，母机会自动报警并且发光二极管会闪烁。本次设计 达到了任务的要求。无线距离报警器的设计与实现11 6 结论 本次课程设计主要是基于凌阳单片机SPCE061A 和无线通信模块nRF2401 而设计了一个无线距离报警器系统。通过本次课程设计，我了解了凌阳单片机 SPCE061A 和无线传输模块nRF2401 的各个功能模块及其特性，并对nRF2401 的发送与接收原理有了初步的熟悉。 在课程设计的过程中，我们遇到了很多的问题。例如，一开始对nRF2401 模块的不熟悉，不清楚其功能及特性，对凌阳单片机不了解，不知道它的I/O 口 使用方法，再到后来的程序的编写调试，出现了一系列的错误。在课程设计的过 程中，我们也因为种种原因多次找指导老师解惑，指导老师告诉我们作为硬件的 设计必须掌握方法。要首先从整体考虑、设计系统，然后再一步一步的去尝试实 验，先将自己能实现的能完成的功能实现，然后再去攻克其他的堡垒。所以，我 们又从头开始设计，按老师说的，从整体出发，再依次进行下去。在这过程中， 我发现很多小问题都迎刃而解，谢谢段老师对我们的指导和帮助。 经过这三个星期的努力，课程设计终于完成了。在完成设计的过程中，我们 的收获都很大，不仅仅是对我们所学的专业知识加深了了解，同时还使我们对 PROTEL 等软件熟练程度有了进一步的提升，而且还锻炼了我们独立处理问题的 能力。 7 参考文献 1康华光.电子技术基础（模拟部分）.北京：高等教育出版社.1998 年 2康华光.电子技术基础（数字部分）.北京：高等教育出版社.1998 年 3余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术，西安:西安电子科技大学出版社，2005 年 4聂典，丁伟.Multisim 10 计算机仿真在电子电路设计中的应用.北京：电子工业 出版社.2009 年7 月 5高频电子线路、通信电子线路相关资料 6检索相关论文 7凌阳科技大学计划无线距离报警器的设计与实现12 附件：程序代码 （1）发送部分 int main() unsigned int i; nRF2401_Initial(); / 初始化nRF2401A nRF2401_Mode(1); / 设置nRF2401A 工作方式:发送 nRF2401_SetAddress(Address,5); / 设置接收端地址 00 00 00 00 01 while(1) *P_Watchdog_Clear = 0x1; nRF2401_SendByte(0x01); / 发送键号1 for(i=0; i10; i+) / 延时一定时间 Delay_Us(10000); （2）接收部分 int main() int i; nRF2401_Initial(); / nRF2401A 初始化 nRF2401_Mode(0); / 设置nRF2401A工作方式: 接收 *P_IOA_Dir=0xffff; /设置输入输出 *P_IOA_Attrib=0xffff; /设置属性 *P_IOA_Data=0x7fff; /IO_A15 脚置0 while(1) int j=1; *P_Watchdog_Clear = 0x0001; if(nRF2401_RxStatus() = 1) / nRF2401A 有数据请求 nRF2401_ReceiveByte(RxBuf); / 接收数据 if (RxBuf0 = 1) *P_IOA_Data=0xffff; /IO_A15 脚置1,灯亮 /PlaySnd(0); / 播放语音1 无线距离报