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编程问答

无线防丢器设计

發(fā)布時間：2024/3/24 编程问答 43 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了无线防丢器设计小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

一、方案流程及技術(shù)規(guī)格書設(shè)計

二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

三、軟件編寫及調(diào)試

四、系統(tǒng)調(diào)試測試與分析

前言

為了解決重要物品丟失或遺忘的問題，達(dá)到找到丟失或遺忘的重要物品和報警提示，防止重要物品丟失或遺忘的目的，提出一種基于無線技術(shù)和51單片機的智能防丟失報警器設(shè)計與實現(xiàn)方案。

目前市場上的電子防丟器，大多是采用GPS技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)，系統(tǒng)復(fù)雜、價格昂貴。本設(shè)計方案采用廉價的51單片機和2.4G無線通信模塊，具有價格低廉、系統(tǒng)簡單、使用方便等特點。

該智能防丟失報警器采用主機和子機方案，在一定較短距離內(nèi)，主機和子機正常通信，當(dāng)主機和子機距離較遠(yuǎn)時，通信失敗，主機和子機會聲光報警，從而達(dá)到物品查找、預(yù)防報警的功能，可有效找到重要物品，防止物品被盜，具有重要的市場價值。

軟件工具準(zhǔn)備

軟件：

電路設(shè)計：protel99 se(up主使用版本) 或者其他版本，或者其他電路設(shè)計軟件；

單片機開發(fā)：Keil5；

調(diào)試測試：串口調(diào)試助手，邏輯分析儀等；

工具：

電路焊接：電烙鐵，SMT（有條件的）；

調(diào)試：

萬用表、示波器（基礎(chǔ)入門即可，可以白嫖學(xué)校或者公司）USB轉(zhuǎn)串口工具、仿真器；

一、方案流程及技術(shù)規(guī)格書設(shè)計

方案流程設(shè)計

技術(shù)規(guī)格書設(shè)計

主機

1.主機采用SI24L01無線通信模塊收發(fā)約定的數(shù)據(jù)，正常收到子機數(shù)據(jù)，說明子機在范圍內(nèi)，沒有收到數(shù)據(jù)說明子機不在范圍內(nèi)，聲光報警。

2.采用DS1302時鐘芯片計時，實現(xiàn)記錄丟失時間。

3.LCD顯示狀態(tài)，如果有丟失報警，顯示報警時間。

4、正常狀態(tài)LED常亮，報警狀態(tài)LED閃爍顯示。

5、蜂鳴器實現(xiàn)聲音報警。

6、4個按鍵設(shè)置時鐘和取消報警狀態(tài)。

子機

1.子機采用SI24L01無線通信模塊收發(fā)約定的數(shù)據(jù)，正常收到主機數(shù)據(jù)，說明主機在范圍內(nèi)，沒有收到數(shù)據(jù)說明主機不在范圍內(nèi)，聲光報警。

2、正常狀態(tài)LED滅，報警狀態(tài)LED閃爍顯示。

3、蜂鳴器實現(xiàn)聲音報警。

二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1微處理控制電路

設(shè)計采用宏晶公司IAP15F2K61S2單片機芯片。LQFP32封裝，電路圖如圖所示：

圖中VCC為5V供電電壓。C12瓷片電容，起濾波作用，J8是仿真燒錄口。

單片機IO口連接介紹：

P00-P03(29-32腳)：按鍵檢測引腳。

P10-P17（1-8腳）：LCD數(shù)據(jù)口。

P20(21腳)： CE 無線模塊片選腳。

P21-P24（22-25腳）：SPI通訊口，連接無線模塊。

P25-P27(26、27、28腳)：RS、RW、E，LCD控制腳。

P30-P31(13、14腳)：串口下載口。

P32-P34(15-17腳)：DS1302控制腳。

P35(18腳)： LED控制腳。

P36(19腳)：無線模塊中斷腳。

P37(20腳)：蜂鳴器控制腳。

2.2 ?主機Si24L1無線模塊電路

無線通訊模塊和單片機采用SPI通訊方式，W_CSN，W_SCK,W_MOSI,W_MISO是SPI通訊口，W_CE是片選信號，W_IRQ是中斷引腳。電路圖如圖所示：

?IAP15F2K61S2單片機輸出是5V電壓，不能和無線模塊直接連接，所以采用電平轉(zhuǎn)換電路。

2.3 主機LCD顯示電路

LCD1602A顯示電路如圖：

R38是電位器，作用是調(diào)節(jié)顯示對比度。C11是濾波電容。R66是背光限流電阻。

IO口連接介紹：

RS、RW、E（4、5、6腳）：LCD讀寫控制腳。

D0-D7（7-14腳）：數(shù)據(jù)線。

2.4主機按鍵電路

? ? ? ?產(chǎn)品設(shè)計4個按鍵，沒有按下按鍵，對應(yīng)IO口是高電平，按鍵按下，對應(yīng)IO口接地，是低電平。單片機檢測各個按鍵IO口電平，判斷按鍵狀態(tài)。電路如圖：

?????????

2.5 ?主機LED電路

LED通過單片機IO口控制，電路如圖。????????

?2.6蜂鳴器驅(qū)動電路

? ? ? ?蜂鳴器模擬報警設(shè)備。由于IO口驅(qū)動能力有限，所以使用三極管放大電路，擴大驅(qū)動電流。電路如圖。

2.7 主機時鐘電路

? ? ? 時鐘電路采用專用時鐘芯片DS1302，電路如圖：

Y2是32.768時鐘晶振，SCLK、DIO、CE_1302是和單片機通信線。

2.8主機電源電路

? ? ?系統(tǒng)采用外部9V電源適配器供電，9V直流經(jīng)過DCDC降壓，輸出5V電壓給芯片和其他電路供電。電路如圖。

單片機等3.3V供電采用ASM1117線性穩(wěn)壓電路，電路如圖。

無線通訊模塊供電需要3.3V，通過3.3V穩(wěn)壓芯片ASM1117輸出3.3V電壓。電路如圖。

2.9子機電路設(shè)計

? ? ? ?無線防丟器子機電路和主機電路基本一樣，只是少了液晶顯示模塊、時鐘電路、按鍵電路。電路如圖。

三、軟件編寫及調(diào)試

3.1主程序設(shè)計

主機使用單片機IAP15F2K61S2控制，控制設(shè)備有按鍵，液晶顯示1602A，通信模塊Si24L1，時鐘芯片DS1302，LED燈，蜂鳴器。上電對單片機系統(tǒng)和控制設(shè)備初始化，正常工作有以下三種模式：

工作模式1：讀取時鐘芯片時間，通過無線模塊發(fā)送“110”，接收子機信息正常，LCD顯示正常信息，接收子機信息不正常，LCD顯示報警信息，蜂鳴器鳴響，LED閃爍，顯示報警時間。

工作模式2：長按設(shè)置按鍵，通過無線模塊發(fā)送“find”，接收子機回復(fù)信息正常，停止發(fā)送，接收子機回復(fù)信息不正常，繼續(xù)發(fā)送。

工作模式3：設(shè)置時間，按設(shè)置鍵，進(jìn)入設(shè)置時間，小時閃爍，按上下鍵修改小時，按確認(rèn)鍵分鐘閃爍，按上下鍵修改，按確認(rèn)鍵退出。

圖是主程序流程圖。

3.2主機無線通訊程序設(shè)計

? ? ? ?圖4-2無線通信流程圖，報警模式時，發(fā)送“110”給子機，同時接收子機回復(fù)，接收正確不報警，接收錯誤報警。查找模式時，發(fā)送“find”給子機。

模塊和單片機SPI通信。

SPI通信代碼：

/*****************************************************

????功能：SPI IO口初始化

***************************************************/

void drv_spi_init( void )

{

//引腳配置

//SCK MOSI NSS 配置為推挽輸出

SPI_SCK_PxM0 = IO_OUT_PUT_PP_M0 << SPI_SCK_PIN_BIT;

SPI_SCK_PxM1 = IO_OUT_PUT_PP_M1 << SPI_SCK_PIN_BIT;

SPI_MOSI_PxM0 = IO_OUT_PUT_PP_M0 << SPI_MOSI_PIN_BIT;

SPI_MOSI_PxM1 = IO_OUT_PUT_PP_M1 << SPI_MOSI_PIN_BIT;

SPI_NSS_PxM0 = IO_OUT_PUT_PP_M0 << SPI_NSS_PIN_BIT;

SPI_NSS_PxM1 = IO_OUT_PUT_PP_M1 << SPI_NSS_PIN_BIT;

//MISO 配置為輸入

SPI_MISO_PxM0 = IO_IN_PUT_ONLY_M0 << SPI_MISO_PIN_BIT;

SPI_MISO_PxM1 = IO_IN_PUT_ONLY_M1 << SPI_MISO_PIN_BIT;

//時鐘置低

SPI_SCK = 0;

//MOSI MISO NSS置高

SPI_MOSI = 1;

SPI_MISO = 1;

SPI_NSS = 1;

}

/*****************************************************

????功能：SPI 收發(fā)一個字節(jié)

***************************************************/

uint8_t drv_spi_read_write_byte( uint8_t TxByte )

{

uint8_t i = 0, Data = 0;

spi_set_clk_low( );

for( i = 0; i < 8; i++ )//一個字節(jié)8byte需要循環(huán)8次

{

/** 發(fā)送 */

if( 0x80 == ( TxByte & 0x80 ))

{

?spi_set_mosi_hight( ); //發(fā)送的位為 1 則置高IO引腳

}

else

{

?spi_set_mosi_low( );//發(fā)送的位為 0 則置低IO引腳

}

TxByte <<= 1; //數(shù)據(jù)左移一位，先發(fā)送的是最高位

spi_set_clk_high( ); //時鐘線置高

_nop_( );

/** 接收 */

Data <<= 1; //接收數(shù)據(jù)左移一位，先接收到的是最高位

if( 1 == spi_get_miso( ))

{

??Data |= 0x01; //如果接收時IO引腳為高則認(rèn)為接收到 1

}

spi_set_clk_low( ); //時鐘線置低

_nop_( );

}

return Data; //返回接收到的字節(jié)

}

/*****************************************************

????功能：SPI 收發(fā)一個字節(jié)

***************************************************/

void drv_spi_read_write_string( uint8_t* ReadBuffer, uint8_t* WriteBuffer, uint16_t Length )

{

spi_set_nss_low( ); //片選拉低

while( Length-- )

{

*ReadBuffer = drv_spi_read_write_byte( *WriteBuffer ); //收發(fā)數(shù)據(jù)

ReadBuffer++;

WriteBuffer++; //讀寫地址加1

}

spi_set_nss_high( ); ?//片選拉高

}

3.3 主機?LCD 顯示程序設(shè)計

? ? ? ?LCD1602A字符液晶能顯示2行，一行16個ASKII字符，共32個字符，LCD顯示有寫命令指令和寫數(shù)據(jù)指令。寫狀態(tài)指令是設(shè)置顯示狀態(tài)，比如開顯示，關(guān)顯示，設(shè)置顯示位置，設(shè)置顯示模式等，寫數(shù)據(jù)指令是把字符對應(yīng)的編碼寫入數(shù)據(jù)寄存器，對應(yīng)ASKII碼就顯示出來。圖是LCD顯示功能流程圖。

LCD顯示代碼：

/*****************************************************

????功能：IO口定義

***************************************************/

sbit E=P2^7;

sbit RW=P2^6;

sbit RS=P2^5;

?/*****************************************************

????功能：1ms延時

***************************************************/

void delay(uint k)

{

??k=k*125;

??while(k--);

}

/*****************************************************

????功能：寫命令

***************************************************/

void cmd_w(uchar cmd)

{

??RW=0;

??RS=0;

??E=1;

??P1=cmd;

??delay(1);

??E=0;

}

/*****************************************************

????功能：寫數(shù)據(jù)

***************************************************/

void dat_w(uchar dat)

{

??RW=0;

??RS=1;

??E=1;

??P1=dat;

??delay(1);

??E=0;

}

/*****************************************************

????功能：清屏

***************************************************/

void lcd_clear(void)

{

??cmd_w(0x01); ??//清屏

??cmd_w(0x02); ??//清屏回到左上角

}

/*****************************************************

????功能：初始化

***************************************************/

void Lcd1602_init(void)

{

??cmd_w(0x38);

??cmd_w(0x0c);

??cmd_w(0x06);

??cmd_w(0x01);

??cmd_w(0x80); ???

}

/*****************************************************

????功能：光標(biāo)定位

***************************************************/

void gotoxy(uchar x,uchar y) //x是行數(shù),y是列數(shù)

{

?if(x==1)

?{cmd_w(0x80+y);}

?else

?{cmd_w(0xc0+y);}

}

/*****************************************************

????功能：顯示字符

***************************************************/

void dsp_ch(uchar _ch)

{

dat_w(_ch);

}

3.4?主機時鐘驅(qū)動程序設(shè)計

? ? ? 時鐘芯片DS1302和主機是SPI串行通信，設(shè)計采用軟件模擬SPI通信。

DS1302時鐘芯片代碼：

/**********************************************************

?函數(shù)功能：發(fā)送數(shù)據(jù)1byte

***********************************************************/

void ?inputbyte(uchar dat)

{

????uchar i;

for ( i=8; i>0; i-- ) //循環(huán)8次移位

?????????{

??????????????SCLKoff;

????NOP;

????if(dat&0x01)

?????????????? ????DIOon; //每次傳輸?shù)妥止?jié)

????else

???? ????DIOoff;

????NOP;

??????????????dat >>= 1; //右移一位

??????????????SCLKon;

????NOP;

?????????}

}

/**********************************************************

?函數(shù)功能：讀數(shù)據(jù)1byte

***********************************************************/

uchar ?outputbyte(void)

{

??????????uchar i;

uchar dat=0;

for ( i=8; i>0; i-- ) //循環(huán)8次移位

?????????{ ?

??????dat >>= 1; //右移一位

????NOP;

????SCLKoff;

????NOP;

??????????????if(P32)

????dat|=0X80;

????NOP;

????????????????SCLKon;

????NOP;NOP;NOP;NOP;

?????????}

return(dat);

}

/******************************************************

?函數(shù)功能：發(fā)送數(shù)據(jù)到對應(yīng)地址

**********************************************************/

void write1302 (uchar addr,dat )

{

????CEoff; //CE引腳為低，數(shù)據(jù)傳送中止

????NOP;

NOP;

????SCLKoff; //清零時鐘總線

????NOP;

NOP;

????CEon; //CE引腳為高，邏輯控制有效

NOP;NOP;NOP;NOP;

????inputbyte(addr); ?//發(fā)送地址

????inputbyte(dat);?//發(fā)送數(shù)據(jù)

????CEoff;

}

/**********************************************************

?函數(shù)功能：讀取時間

***********************************************************/

?uchar read1302 (uchar addr)

{

????uchar dat,data_buff;

????

CEoff;

????NOP;

NOP;

????SCLKoff;

????NOP;

NOP;

????CEon;

NOP;NOP;NOP;NOP;

????inputbyte(addr); ?//發(fā)送地址

????dat=outputbyte();//讀取數(shù)據(jù)

????SCLKon;

????NOP;

NOP;

????CEoff;

????data_buff=dat;

????data_buff/=16;

????dat=dat%16;

????dat=data_buff*10+dat;

????return (dat);

}

4.5?子機程序設(shè)計

? ? ? ?子機程序設(shè)計和主機類似，初始化定時器和無線模塊，接收主機信息，接收正確，判斷接收報警信號還是查找信號，如果報警信號，回復(fù)正常，如果查找信號，蜂鳴器和LED提示。程序流程圖。

四、系統(tǒng)調(diào)試測試與分析

4.1電路焊接

???? ? 用電烙鐵將單片機、無線模塊、DS1302時鐘芯片、LED燈、蜂鳴器、液晶顯示及電容、蜂鳴器、按鍵等器件焊接在電路板上，實物如圖所示。

4.2系統(tǒng)調(diào)試

? ? ? ?通過下載線連接電腦與單片機，將C程序下載到單片機內(nèi)，上電后，主機子機通信正常，主機LCD顯示正常，LED燈滅，蜂鳴器不響，子機LED燈滅，蜂鳴器不響。如圖：

? ? ? ?把子機拿到一定距離后，主機和子機報警，主機顯示報警和報警時間，主機LED快速閃爍，蜂鳴器鳴響。子機LED快速閃爍，蜂鳴器鳴響。如圖：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的无线防丢器设计的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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