无线箱包防盗报警研究

李军，罗阳

1　绪论

1.1　研究的背景和意义

近距离无线防盗主要是利用近距离无线通信技术，随着近距离无线通信技术的发展，引起了越来越广泛的注意。低功耗、微型化是当前的迫切要求和主要问题。而另一个关键问题是数据传输的可靠性。

目前,大量无线防盗产品的无线通道仍保持在AM调幅制方式上.无线电技术本身发展至今,早已跨越过直放,再生,超外差等常规条幅技术,FM窄带调频制的抗干扰能力以及传输效率无可争辩地迫使调幅技术换位,单片IC集成技术的发展也极大地降低成本至普及型程度。

1.2　国内外研究现状

无线箱包报警器很早在国内外就有人开始研究。目前关于此方面的专利也比较多，这对后人的研究提供了便利条件。在国外，很多带有重要文件或物品的箱包都带有防盗报警。其中无线防盗的比例占到了80%以上。国内对于箱包的无线防盗也逐渐重视起来，近些年发展非常迅速，涌现了一大批在此方面的优秀技术，并且在不断创新中。科技在发展，社会在进步，很多以前我们用起来很昂贵的东西，如今已达到普及的程度，所以我们在研究无线防盗领域中还有很多可以推陈出新的地方。经过不段完善更新，我们的无线箱包防盗报警系统将给人们出行，办公等等带来更多的方便与安全。

2　系统设计

系统总体设计上分为两个单元：手持端的设计和箱包端的设计。手持端随身携带，箱包端放在随身携带的箱包内。在防盗功能开启的情况下，当箱包被移动或者箱包距离主人超出一定距离的时候，手持端和想报端会同时进行报警。手持端可以通过相应的按键来控制箱包端的报警器工作状态是打开还是关闭。在发生报警后也可以通过手持端进行关闭控制。

2.1　硬件设计

系统采用主要芯片是nRF24E1，其最大的优点就是可以满足低功耗和小型化的要求。nRF24E1芯片体积小、外围器件少、易于设计和调试。其内部嵌有8051微处理器，指令周期从标准的12～48个时钟周期缩短到4～20个时钟周期，XRAM数据存取采取双指针，提高了CPU的处理和运行速度。采用16 MHz的晶体可同时为CPU收发单元内部频率合成器提供参考时钟，节省了印刷板的空间，缩小了系统的体积。该芯片提供POWERDOWN模式。此工作模式下CPU处理终止，时钟以及电流整流电路关闭，RF收/发单元停止工作，整个芯片内部只有RC振荡器、看门狗和RTC定时器工作，系统电流损耗为2μA。只有外部中断和看门狗复位才能使系统退出省电模式，这样可以有效地利用电池电量。

nRF24E1收发器通过内部并行口或内部SPI口与其他模块进行通信。DuoCeiver接收器输出的数据准备信号，可通过程序使其作为微处理器的中断或通过GPIO口传给CPU。nRF24E1工作于全球开放的2.4～2.5 GHz频段。收发器由1个完整的频率合成器、1个功率放大器、1个调节器和2个接收器组成。输出功率、频道和其它射频参数可通过对RADIO寄存器（SFR 0xA0）编程进行控制。发射模式下，射频电流消耗仅为10.5 mA，接收模式下为18 m A。

电源模块选择聚合物锂电池。与其他同类电池相比，其具有重量比能量密度高、体积比能量密度高、电压高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、环保特性好、形状可任意变化及适应性强等优点。在电池电量的监视和检测上，利用nRF24E1本身的ADC来进行监测。

报警采用声音报警，选择无源压电蜂鸣器，利用nRF24E1产生一定频率的脉冲，通过功率放大芯片驱动无源压电蜂鸣器发声，在不报警的情况下，可以工作在低功耗状态。

2.2　软件设计

软件开发基于KeilC51uVision2开发平台，所用程序都是用标准C语言及开发工具支持的扩展C语言编写。代码编译及调试通过后，利用烧录器烧到外部的4kBEEPROM中。系统启动时自动从外部导入程序到内部RAM中并开始运行。采用SPI总线可以完成对RF收发相关寄存器的设置和操作，通过144bit的特殊功能寄存器可以设置系统工作模式和地址码。系统的RF收发工作于ShockBurst无线发送模式。本模式下CPU内部开辟FIFO缓存区，将要发送数据送入该区并组帧以1Mbps的高数据速率输出，这样做缩短了发射机的发射时间，减少了发射机的切换次数，降低了发射电流损耗，减少了系统的总耗电。工作在ShockBurst模式下，帧过长会增加出错重发的时间，采用的最大帧长不宜超过256bit，帧头插入相应的地址等信息，帧尾采用16bitCRC校验，数据长度最多可达200bit，实际应用中综合考虑帧出错概率和发送机发射时间，采用每帧1bit的数据格式。

3　结论

基于NRF24E1的无线箱包防盗报警器设计方案，成本低，开发方便，易于安装，市场前景非常可观。文中对该方案的硬件设计进行详细分析和陈述的同时，也提出了一些在实践中经常碰到的、一些典型的和关键性的问题，给出了一些在总结了前人大量经验和自己体会的解决方案，并且在低功耗的问题上提出了一些对应的解决方案。具有一定得参考价值。

参考文献：

[1]张金.无线智能报警器设计[J].电子技术应用学报,2002

[2]尚建荣,高敏.智能[J]无线防盗报警系统的设计[J].现代电子技术学报,2006

[3]徐克强.智能无线防盗系统设计[J].重庆：重庆工商大学学报,2006.