新型防丟器系統

■湖北省黃石市第二高級中學 彭少龍

很多人都有過找不著家中物品的經歷。我設計了一款基于單片機和ZigBee無線通信的防丟器系統，通過單片機設定不同的通信口令，依靠ZigBee的廣播模式，向所有從機發送信息，對應的從機收到指令后接通蜂鳴器，發出報警聲，幫助人們找到對應的物品。

一、防丟器系統設計

基于ZigBee的防丟器系統由主機和從機構成，從機與主機都由電源模塊、穩壓模塊、控制器模塊和ZigBee數據通信模塊組成。在此基礎上，主機還設有按鍵模塊，以便選擇需要尋找的從機。從機上設有報警模塊，以便收到主機信號時發出報警聲，引導使用者找到對應的物品。系統結構框圖如圖1所示。

圖1 防丟器系統主機結構原理框圖

1.控制器模塊

由單片機及其外圍電路構成。由于具有控制能力強、性能穩定、體積小、性價比高、功耗低等優勢，單片機被廣泛應用于便攜式電子產品。采用單片機能很好地滿足本系統的控制需求。

2.ZigBee通信模塊

ZigBee最大的特點是功耗低、可組網，特別是帶有路由的可組網功能，理論上可以使ZigBee覆蓋的通信面積無限擴展。本防丟器系統采用ZigBee無線串口模塊，可實現主機與從機之間的通信。

3.按鍵和報警模塊

按鍵模塊包含四個按鍵，可對四個不同的從機進行選擇，從機特有的模塊為蜂鳴器報警模塊。當按下主機某一按鍵時，主機與對應從機之間通過ZigBee連接，該從機蜂鳴器鳴叫，方便使用者尋物。

4.電源模塊

電源模塊由充電模塊和電池組成，為了方便攜帶，電池采用小容量鋰電池，充電模塊集成在主控板上。充電模塊采用鋰電池充電芯片，充電口為廣泛運用于電子設備上的Type-C接口，使用方便。

二、制作過程及測試

1.電路設計

本系統的主、從機將所有模塊集成在一塊PCB電路板上，ZigBee串口通信模塊也通過貼片焊接在PCB板上。實物如圖2所示。

圖2 主機（左）、從機（右）實物圖

2.主機、從機外殼

主機和從機的外殼由卡槽和頂蓋組成，經3D建模軟件建模后3D打印制成。3D打印外殼如圖3所示。

圖3 3D 打印外殼

3.整體搭建

調試打樣焊接完成的電路板，將其裝入卡槽并蓋住頂蓋，完成整體制作。作品實物如圖4所示。

圖4 作品實物圖

4.測試

本作品測試分四次。首先，將四個從機開機后隨機放置在房間的不同位置。接著，一名不了解從機放置位置的測試者手持主機對從機進行選擇，依次按下1、2、3、4按鍵完成對從機的尋找。

測試者每按一個按鍵，其對應的從機的蜂鳴器鳴叫，直到測試者發現從機并將其關機。四次測試花費的時間均較短，測試結果表明，該防丟器系統可以用于高效尋找物品。