基于nRF24L01的礦用搜救器設計

　　搜救器系統設計

　　搜器系統主要由電源模塊、主控制器模塊、2.4GHz無線通信模塊、紅外通信模塊、FLASH存儲器模塊、OLED顯示模塊和觸摸按鍵模塊組成，系統框圖如圖1所示。

　　系統電源

　　采用鋰電池做為系統電源，電池充電管理芯片選用CN3083，圖2所示是以500mA電流4.2V電壓進行恒壓充電的電路圖。圖2中發光二極管D5發光時表明充電正在進行，D6發光時表明充電已經結束。鋰電池通過LDO芯片MD73R30向系統提供穩定的3.3V電壓，該芯片有使能控制引腳CE，可以通過將圖中POWER_EN置為低電平關閉MD73R30以節省電能。

　　主控制器

　　選用STM32F103VE做主控制器。STM32F103VE增強型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC內核，內置高速存儲器(高達512k字節的閃存和64k字節的SRAM)，豐富的增強I/O端口和聯接到兩條APB總線的外設。器件包含3個12位的ADC、4個通用16位定時器和2個PWM定時器，還包含標準和先進的通信接口： 2個I2C、3個SPI、2個I2S、1個SDIO、5個USART、一個USB和一個CAN。STM32F103VE具有DMA功能，可以在外設和內存之間、內存和內存之間提供高速數據傳輸。STM32F103VE具有FSMC(靜態存儲控制器)，本設計用FSMC功能實現控制具有Intel8080總線模式的OLED顯示屏。

　　FLASH存儲器

　　搜救器要存儲大量的人員信息，所以在主控制器外部擴展了8M字節的FLASH。M25P64是一個8M×8的串行FLASH存儲器，具有寫保護機制，通過高速SPI兼容總線應用。存儲器由128個塊組成，每個塊包含256頁，每頁256個字節。M25P64具有高性能的編程功能，用頁編程指令每次可編程1至256字節。整個存儲器可以通過塊擦寫指令擦除，也可以由塊擦除指令一次一塊的擦除。

　　紅外通信

　　出于方便應用考慮，搜救器在與上位機進行數據交換時使用紅外通信技術。由于STM32F103VE的USART可以設置成IrDA模式，所以本設計選用Vishay的紅外芯片TFDU4300。TFDU4300是一個對于低電壓IO接口有獨立邏輯參考電壓的紅外收發模塊，它與快速紅外數據通信的最新IrDA物理層標準完全兼容，IrDA的速度最高支持115.2kbit/s并且支持基帶遠程控制。收發模塊由PIN二極管，一個紅外發送器和一個低功耗控制IC構成，提供一個完全的單芯片前端到后端的解決方案。器件覆蓋擴展的近于1米IrDA范圍，通過一外部限流控制電阻可以調到更近的范圍。