智能无线防丢器设计毕业论文

1、本科生毕业设计本科生毕业设计 题 目： 智能无线防丢器设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺：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。 作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关

2、于收集、保存、使用毕业设计（论文） 的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本； 学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与 阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：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

3、到 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300

4、 字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等），文 科类论文正文字数不少于 1.2 万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 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

5、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 摘摘 要要 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、 nrf2

6、4l01 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

7、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：关键词：nrf24l01；防丢器；stc89c51 abstract abstract:the issue of anti-lost design is closely related to modern peoples lives, is the era of progress, the res

8、ults of scientific and technological development. the design is divided into two parts of the base unit and the handset, the base unit includes tc89c51 mcu control module, nrf24l01 wireless transmission and reception module, sound and light alarm and vibration alarm module, reset circuit module and

9、oscillator circuit module. including major stc89c51 slave mcu control module, nrf24l01 wireless transmission and reception module, sound and light alarm module, lighting tips circuit, crystal oscillator circuit module and reset circuit module. because the base unit and handset are contained using 2.

10、4g technology nrf24l01 wireless communication module, so the base unit and the handset can send and receive signals. when the distance between the two does not exceed the specified range, nrf24l01 the transmitter configured to transmit mode, the data is sent, the corresponding nrf24l01 receiving end

11、 configured to receive data reception mode, when receiving the sender receives the data, and then the sender response signal transmission, machine tools and so on to complete a sub-machine communication. however, when the distance of the base unit and the handset exceeds a predetermined range, then

12、the data can not be transmitted by the base unit received quilt machine, then the handset will not have the base unit transfer acknowledge signal within a predetermined period of time than the sender to the receiver can not receive response signal sent from the console, but this time the base unit a

13、nd the handset can not be normal communication, data transmission failure, machine tools sound and light alarm and vibration alarm, the handset appears sound and light alarms. the design to be in the original anti-lost, based on the vibration alarm module, which is the innovation of this design lies

14、, anti lost the vibration alarm is playing an increasingly important role in modern life, especially in a noisy crowd the effect is particularly prominent. keywords: nrf24l01; anti lost alarm; stc89c51 目目 录录 1 1 前言前言.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 2 总体方案设计的论证总体

15、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 3 硬件电路设计硬件电路设计.6 3.1 stc89c51 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 3.2.3 stc89c51 中断技术概述.9 3.3 nrf24l01 无线模块设计.10 3.3.1 nrf24l01 概述.10 3.3.2 引脚功能及描述.11 3.3.3 nrf24l01 射频芯片特性.12 3.3.4 nrf24l01 发送程序设计.16 3.4 声光报警模块设计.

16、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 4 软件系统的设计软件系统的设计.19 4.1 软件介绍.20 4.2 nrf24l01 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 5 系统的调试及实验结果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 6 结论结论.26 7 7 致谢致谢.28 8 8 参考文献参考文献.28 附录一：主机原理图附录一：主机原理图.33 附录二：从机原理图附

17、录二：从机原理图.34 附录三：元件清单附录三：元件清单.35 附录四：附录四：nrf24l01nrf24l01 发送模块程序发送模块程序.36 附录五：附录五：nrf24l01nrf24l01 接收模块程序接收模块程序.40 1 1 前言前言 1.1 课题的背景与意义课题的背景与意义 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

18、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1。 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

19、及相关领域中已有的研究成果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 um3758108a 编解码芯片为核心的防丢器2，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3。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

20、一种新型的防丢器4。 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5。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6。该防 丢器运用

21、 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7，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

22、廉，使用方便。 程序的循环利用率较高。 1.4 预期结果预期结果 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8。 2 总体方案设计的论证总体方案设计的论证 2.1 系统方案设计系统方案设计 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

23、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 模块方案设计模块方案设计 2.2.1 主控芯片方案主控芯片方案 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

24、构简单、功耗低、体积小、价格低廉、易于调试和 维护等优点 9，10。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 11，12，但是考虑到本设计 结构简单，不需要强大的功能做支撑，另外，msp430f149 单片机也有很多缺 点，比如成本较高，开发周期较长等等。 综合考虑我们选择 stc89c51 单片机作为本系统的微控制单元（英文缩写 为“mcu”）。 2.2.2 无线通信模块方案无线通信模块方案 方案一：采用集

25、成芯片 m7216。集成芯片 m7216 属于遥控编码的一种， 具有内码数量大，编码重复率低，工作电压低等优点，但是集成芯片m7216 系统结构复杂，功能难以实现。 方案二：运用编解码芯片 pt2262/2272。编解码芯片 pt2262/2272 具有功 耗低、价格低廉、应用领域广、地址码较多等优点 13，14，传输方式及结构如 下图 2-3 所示： 编码 高频发射高频接收 载波 检波放大整形 报警解码 图 2-3 pt2262/2272 芯片传输结构图 据调查及其上图表明，编解码芯片pt2262/2272 的缺点主要包括稳定性差、 发射频率较低、系统较复杂、实现功能较少（只能完成单向报警功

26、能）等方面。 方案三：采用 2.4g 技术进行短距离传输的 nrf24l01 无线发送和接收模 块。nrf24l01 无线发送和接收模块具有价格低廉、体积小、功耗低、稳定性好、 运行速度快、抗干扰性强等优点 15，16。同时该模块结构简单，功能强大， 能 够实现双向报警。 综上所述，我们采用 nrf24l01 无线发送和接收模块作为本设计的通信模块。 3 硬件电路设计硬件电路设计 3.1 stc89c51 单片机主控模块设计单片机主控模块设计 stc89c51 单片机是一个低压高性能 8 位单片机，片内含 8k flash 闪存， 512 bytes 的 ram，2k 字节 eeprom 存储

27、空间并且具有处理能力强，性能稳 定，功耗低，价格低廉的优点 17。它完全兼容普通 51 单片机的指令和功能， 并且可以独自完成 isp 在线编程功能。 主要功能特性： 1)8k 可反复擦写 flash rom； 2)32 个双向 i/o 口； 3)512x8bit 内部 ram； 4)可直接使用串口下载； 5) 内带 2k 字节 eeprom 存储空间； 6）三级加密程序存储器； 7)低功耗空闲和掉电模式； 8）掉电后中断可唤醒； 9）8 个中断向量源； 10）时钟频率介于 0mhz 和 24mhz 之间； 11）通用异步串行口（ uart）； 12）具有两个 16 位的定时计时器。 引脚图见

28、图 3-1: ea/vp 31 x1 19 x2 18 reset 9 p37/rd 17 p36wr 16 p32/int0 12 p33/int1 13 p34/t 0 14 p35/t 1 15 p10 1 p11 2 p12 3 p13 4 p14 5 p15 6 p16 7 p17 8 p00 39 p01 38 p02 37 p03 36 p04 35 p05 34 p06 33 p07 32 p20 21 p21 22 p22 23 p23 24 p24 25 p25 26 p26 27 p27 28 psen 29 ale /p 30 p31/t xd 11 p30/rx d

29、10 gnd 20 vcc 40 u1 st c89c52 图 3-1 单片机管脚图 stc89c51 单片机引脚介绍如下： 主电源引脚（2 根） vcc(pin40)：电源输入，接5v 电源 gnd(pin20)：接地线 外接晶振引脚（2 根） xtal1(pin19)：单片机中振荡电路外部信号的引入接口。 xtal2(pin18)：单片机中振荡电路的输出接口。 控制引脚（4 根） rst/vpp(pin9)：具有复位功能的引脚。若该引脚在规定周期内出现两个连续的 高电平脉冲时，则对单片机进行初始化操作，恢复单片机原有的状态。 ale/prog(pin30)：地址锁存允许信号。一般情况下，s

30、tc89c51 单片机对外 部信息访问时， ale 能够锁存低 8 位字节的地址，另外， ale 端的脉冲输出频 率是振荡器输出频率的六分之一，具有定时、降低成本的作用。 psen(pin29)：外部存储器信息读取信号。当单片机读取内部存储器信息时， pesn 保持原有的状态，当单片机读取外部储存器信息时，pesn 在每个周期内变化 两次。 ea/vpp(pin31)：对访问内部、外部信号进行控制。当这个引脚接低电平时，单 片机将读取外部信息指令，当这个引脚接高点平时，单片机首先读取内部储存信息 指令，一旦访问的地址范围大于内部储存器的范围时，单片机将自动读取外部储存 信息指令。另外，当外部编

31、译器对内部程序进行编译时，可输入编程电压 vpp。 双向 i/o 端口（4 组） stc89c51 单片机有 4 组 8 位的可编程 i/o 口，分别位 p0、p1、p2、p3 口，对 于每一组 i/o 端口而言都包含 8 个引脚，4 组 i/o 端口一共有 32 个引脚18。 p0口（pin39pin32）：p0端口是一个没有内部上拉电阻的8位双向输入、输出 端口。此时该端口输出低电平为0，输出高电平则为高阻态，因此在众多情况下加上 内拉电阻是非常有必要的。比如该端口作为普通的输入、输出端口或者该端口对 npn型管进行驱动时。另外，该端口还可以用作复用总线，提供8位数据和低8位地 址。该端口

32、的引脚依次命名为p0.0、p0.1,、p0.2、p0.3、p0.4、p0.5、p0.6、p0.7。 p1口（pin1pin8）：p1端口是一个内部含有上拉电阻的8位双向输入、输出端 口。该端口可同时对四个负载进行驱动，当输入1时为高点平，当该端口作为输入口 时，被拉低的引脚可输出一个电流。该端口的引脚依次命名为 p1.0、p1.1,、p1.2、p1.3、p1.4、p1.5、p1.6、p1.7。 p2口（pin21pin28）：p2端口也是一个内部含有上拉电阻的8位双向输入、输 出端口。该端口也可同时对四个负载进行驱动，当输入1时为高点平，可作为输入口。 该端口的引脚依次命名为p2.0、p2.1

33、,、p2.2、p2.3、p2.4、p2.5、p2.6、p2.7。 p3口（pin10pin17）：p3端口同样也是一个内部含有上拉电阻的8位双向输入、 输出端口。该端口同样可对四个负载进行驱动，当输入1时为高点平，当该端口作为 输入口时，被拉低的引脚可输出一个电流。该端口的引脚依次命名为 p3.0、p3.1,、p3.2、p3.3、p3.4、p3.5、p3.6、p3.7。 3.2 单片机最小系统单片机最小系统 单片机最小系统指的就是运用较少的元器件，组成一个能够正常运行的系统， 一般情况下，我们把最小系统看作是应用系统的核心19。该系统包括 stc89c51 单 片机，时钟电路，复位电路。该系统

34、原理框图如下图 3-2 所示： 图 3-2 单片机最小系统原理框图 3.2.1 时钟电路时钟电路 晶振是 stc89c51 单片机系统中不可或缺的元件，就晶振供给的时钟频率角度 而言，时钟频率越低，单片机系统的运行速度就越慢，时钟频率越高，单片机系统 的运行速度就越快。晶振的存在主要是为单片机系统提供时钟信号的20。而对于 stc89c51 单片机的时钟信号而言，它包括内部时钟和外部时钟两种模式，如下图 3-3 所示是 stc89c51 单片机内部时钟结构框图。在单片机系统本身存在的振荡电路 基础上，用晶振与单片机的 18、19 引脚相连接，然后再并联接入两个电容就构成了 自激振荡器，此时便可

35、产生单片机所需的时钟信号。两个电容的主要功能是稳频和 加快振荡速度。电容数值的大小介于 5pf 和 30pf 之间，最常用的电容值是 30pf， 振荡频率的数值介于 1.2mhz 和 12mhz 之间，最常用的是 6mhz 和 12mhz。 时钟电路 stc89c51单片 机 复位电路 i/oi/o 30pf 30pf 18 19 y 1 图 3-3 stc89c52 内部时钟电路 3.2.2 复位电路复位电路 在电路电源接通的前提下，如果 stc89c51 单片机的 reset 引脚能够满足以下 两个条件：1、从电源正极植入高电平； 2、高电平脉冲持续两个周期的时间。 那么单片机就会执行复位

36、操作。另外，如果该引脚一直处于高电平植入状态， 那么单片机内部将不断执行复位操作。对于复位电路而言，它分为自动复位电路和 手动复位电路两种模式，而本设计采用的是自动复位电路，自动复位操作主要是通 过电容的充放电功能来完成的，当电压的上升时间小于 1ms 时，单片机就可以完成 自动复位21。本设计的自动复位框图如下 3-4 所示： gnd+5 r4 c3 + 10uf 9 reset 10k 图 3-4 stc89c51 复位电路 3.2.3 stc89c51 中断技术概述中断技术概述 中断技术是由单片机内部的中断系统来实现的，它的主要作用是对主程序进行 管理和监控，并且当中断系统发出中断指令时

37、，单片机应及时作出响应并执行中断 操作22，23。中断技术的具体操作步骤如下：首先由中断系统发出中断指令，然后对 这一指令进行判断，若中断指令被允许，那么单片机就停止执行现有的程序，接着 执行并处理中断系统发出的中断指令，待到中断指令执行完成后，单片机再转到程 序中断的地方，继续执行主程序。如下图 3-5 所示是程序中断的处理过程。 图 3-5 中断过程 对于单片机系统而言，中断技术在其运行过程中发挥着重要的作用。假如单片 机内部无中断系统，那么单片机在运行过程中就要对单片机系统中的服务请求进行 查询，这样不仅浪费大量的时间，而且单片机的工作效率也大大降低了。故在单片 机中采用中断技术是非常必

38、要的。 3.3 nrf24l01 无线模块无线模块设计设计 3.3.1 nrf24l01 概述概述 本设计采用 nrf24l01 无线通信模块实现母机、子机之间的通信，它是由 nrf24l01 芯片制作而成的， nrf24l01 无线收发器芯片的工作频率在ism 频 段规定的范围内，一般介于2.4ghz 和 2.5ghz 之间，可对近距离无线信号进行 单向发送和单向接收。同时，该芯片具有体积小，功率损耗低，实用性强，性能 稳定，电路结构简单等优点，另外，该芯片还采用了高斯频移键控gfsk 的 调制方式，并在芯片内部创建了链路层，为此该芯片能够实现很多功能，比如自 动应答、自动重发、地址码检测、

39、循环冗余校验码检测等 24。该芯片的数据 传输速率为 1mbit/s 或者 2mbit/s，一般采用串行外围接口 spi 与微控制单元相 连接的方式设置芯片参数，以便更好进行数据传输，对于串行外围接口而言，它 的传输速率一般介于 0mbit/s 到 8mbit/s 之间，工作电压介于 1.9v 到 3.6v 之 间，并且它还拥有 125 个射频传输信道供我们选择 25。另外，针对无线通信模 块而言，它主要是由频率 发生器增强型 schockbursttm 模式控制器功率放大器、 时钟处理器、晶体振荡器调制器、频率合成器、解调器输出功率信道的选取以及协 议的配置组成。此模块进行信号收发时，消耗的

40、电流较低，调查数据如下：当无线 收发模块进行信号发送时，消耗的电流量是 9.0ma，在对信号进行接收时消耗的电 流量是 12.3ma，特别是在空闲模式或者关机模式下该模块消耗的电流量更少。 随着时代的进步，科学技术的发展，nrf24l01 芯片在无线通信领域发挥的作 用越来越大，应用领域也越来越广泛。 nrf24l01 芯片不仅被运用到键盘、鼠 标等小型设备中，而且还用到日常生活中的防盗系统、遥控系统、勘测系统等大 型设备中。另外，由于人们对无线传输的要求愈来愈高，nrf24l01 芯片技术 也不断得到更新和完善，当前国内外无线研究技术组织对nrf24l01 芯片技术 进行创新，并在某些领域取

41、得了较好的成果。故本设计采用具有2.4g 技术的 nrf24l01 无线发送和接收模块进行短距离通信，这样更能保证传输的安全性和 可靠性。 3.3.2 引脚功能及描述引脚功能及描述 nrf24l01 的电路图引脚如图 3-6 所示。 图 3-6 nrf24l01 引脚图 各引脚功能如下： ce：传送数据 rx 或接收数据 tx 模式选择； csn，sck，mosi，miso：串行外围接口，用于与 nrf24l01 芯片相连接 ； irq：中断引脚； vdd：电源输入端； vss：电源接地端； xc2，xc1：晶体振荡器模拟输出、输入引脚； vdd_pa：为射频的功率放大器提供+1.8 v 电源

42、； ant1,ant2：天线接口； iref：参考电流输入引脚。 通过以上对 nrf24l01 引脚功能的研究与分析，再加以对设计模型的考虑， 制作出了本设计的 pcb 图及其实物图，如下图 3-7 所示： 图 3-7 nrf24l01 模型图和实物图 3.3.3 nrf24l01 射频芯片特性射频芯片特性 1、射频通道 nrf24l01 的工作频率可选择的范围是2.400ghz 到 2.483ghz，每个频道 的带宽是 1mhz（1mbps 速率）或 2mhz（2mbps 速率）， nrf24l01 无线射 频通道的工作频率是由六位寄存器rf_ch 确定的，并且射频通道的工作频率 将对射频通

43、道运用的中心频率起到决定性作用。我们可由下列公式计算出射频通 道工作频率即： f0=（2400+rf_ch）mhz。 对于射频通道而言，如果发送端和接收端的射频通道设定不相同即它们不在 一个信道内传输，那么两者就不能实现通信。为此我们在收发信号时，应当把两 者的射频通道设定为同一条，才能实现通信。但是对于具体的情况还需具体分析， 比如当射频通道的带宽是 2mhz 时，我们必须设定 rf_ch 寄存器的内容不大 于 2，否则将影响发送端和接收端之间的通信。 2、工作模式 通过对寄存器 pwr_up,prim_rx 和使能端 ce 引脚的设定，我们可以把 nrf24l01 设定为四种模式，包括发送

44、模式，接收模式，空闲模式和关机模式， 如下表 3-1 所示： 表 3-1 nrf24l01 工作模式表 模式pwr_upprim_rxcefifo 寄存器状态 接收模式111 发送模式101寄存器中数据在txfifo 发送模式1010据发送完停留在发送模式直到数 空闲模式101txfifo 为空 空闲模式10无数据传输 关机模式0 3、数据包处理方式 对 nrf24l01 无线发送和接收模块而言，它采用两种方式对数据包进 行处理，一种是 shockbursttm 模式，另一种是增强型 shockbursttm 模式， 这两种数据包的处理方式都是将微控制单元mcu 与 nrf24l01 无线发送

45、和接 收模块通过串行外围接口 spi 相互连接起来 26。 （1）shockbursttm 模式 当运用 shockbursttm 模式对信号进行接收时，如果接收端收到准确的地址 和数据，那么这时接收端通过中断请求irq 告知微控制单元 mcu 信息已准确 收到，接着微控制单元通过rxfifo 寄存器读取接收到的地址和数据。运用这 一模式进行数据和地址发送时，可以自动生成循环冗余校验码，当数据完全发送 完毕后，接收端的中断请求irq 告知微控制单元 mcu 信息已发出，这样就能 大大减少了微控制单元 mcu 对信息确定性的查询时间，从而提高了工作效率。 另外，在 nrf24l01 无线通信模块的内部含有两类寄存器，一类是rxfifo 寄 存器，另一类是 txfifo 寄存器，无论是在收发模式，关机模式还是在空闲模 式下，微控制单元 mcu 都可以对 fifo 寄存器进行访问。 （2）增强型 shockbursttm 模式 对于增强型 shockburstt