基于nRF24L01的矿用搜救器设计

　　搜救器系统设计

　　搜器系统主要由电源模块、主控制器模块、2.4GHz无线通信模块、红外通信模块、FLASH存储器模块、OLED显示模块和触摸按键模块组成，系统框图如图1所示。

　　系统电源

　　采用锂电池做为系统电源，电池充电管理芯片选用CN3083，图2所示是以500mA电流4.2V电压进行恒压充电的电路图。图2中发光二极管D5发光时表明充电正在进行，D6发光时表明充电已经结束。锂电池通过LDO芯片MD73R30向系统提供稳定的3.3V电压，该芯片有使能控制引脚CE，可以通过将图中POWER_EN置为低电平关闭MD73R30以节省电能。

　　主控制器

　　选用STM32F103VE做主控制器。STM32F103VE增强型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核，内置高速存储器(高达512k字节的闪存和64k字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。器件包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口： 2个I2C、3个SPI、2个I2S、1个SDIO、5个USART、一个USB和一个CAN。STM32F103VE具有DMA功能，可以在外设和内存之间、内存和内存之间提供高速数据传输。STM32F103VE具有FSMC(静态存储控制器)，本设计用FSMC功能实现控制具有Intel8080总线模式的OLED显示屏。

　　FLASH存储器

　　搜救器要存储大量的人员信息，所以在主控制器外部扩展了8M字节的FLASH。M25P64是一个8M×8的串行FLASH存储器，具有写保护机制，通过高速SPI兼容总线应用。存储器由128个块组成，每个块包含256页，每页256个字节。M25P64具有高性能的编程功能，用页编程指令每次可编程1至256字节。整个存储器可以通过块擦写指令擦除，也可以由块擦除指令一次一块的擦除。

　　红外通信

　　出于方便应用考虑，搜救器在与上位机进行数据交换时使用红外通信技术。由于STM32F103VE的USART可以设置成IrDA模式，所以本设计选用Vishay的红外芯片TFDU4300。TFDU4300是一个对于低电压IO接口有独立逻辑参考电压的红外收发模块，它与快速红外数据通信的最新IrDA物理层标准完全兼容，IrDA的速度最高支持115.2kbit/s并且支持基带远程控制。收发模块由PIN二极管，一个红外发送器和一个低功耗控制IC构成，提供一个完全的单芯片前端到后端的解决方案。器件覆盖扩展的近于1米IrDA范围，通过一外部限流控制电阻可以调到更近的范围。