基于NRF905的儿童定位系统节点设计

近年来儿童走失事件频频发生，开发儿童定位系统具有一定的应用价值。系统由儿童携带发送模块、接收识别节点和上位机信息处理系统三部分组成。本文着重论述了以stc12c5a60s2单片机为硬件核心控制器、无线芯片nrf905搭建的无线发射模块、TFT液晶触摸屏组成的儿童携带发射模块和接收识别节点的硬件电路设计。本系统具有体积小、成本低、传输距离较远的特点，能够实现某区域内儿童定位的功能。

【关键词】RFID NRF905 儿童定位 发射及接收节点

儿童的安全一直是社会关注的问题，儿童在外尤其是在游乐场，公园等人多的地方玩耍时，容易出现走丢的情况，一旦走丢或遇到危险，如果不能及时找到，后果将不堪设想。因此，设计开发儿童定位系统能大大降低儿童的走失率，提高儿童的安全保障。

本文在研究RFID射频识别的工作原理的基础上，以STC12c5a60s2单片机为控制器、无线芯片nrf905为射频识别芯片，设计开发了儿童定位系统节点电路。该系统能够实时、准确地检测儿童携带的有源RFID标签的位置，并能够发送信息到上一级设备。本设计方法也可推广到其它定位系统中。

1 系统硬件设计

基于NRF905儿童定位系统由儿童携带发送模块、接收识别节点和上位机信息处理系统三部分组成。在一定区域内放置一定数量的接收识别节点，接收识别节点时刻处于接收信号状态。每名儿童都携带一个儿童携带发送模块，每个无线发射模块都有一个独立的身份信息以区别不同的儿童，不同的儿童携带无线发射模块使用配置的不同的载波频率自动向周边发射其身份信息。儿童进入接收识别节点接收范围，接收识别节点就将接收到的儿童无线发射模块发来的身份信息，并且把身份信息实时显示在液晶屏上并上传上位机信息处理系统。儿童在不同的节点之间移动，上位机处理系统根据不同节点传来的身份信息确定儿童的位置分布，从而达到定位儿童的目的。

1.1 NFR905RFID无线射频芯片

NRF905芯片是NORDIC公司生产的一款无线收发芯片。它由一个频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体振荡器和一个调节器组成。其工作电源电压一般取3.3V，输出功率可调-10～10dBm，通过SPI的接口方式能够容易对其进行编程配置，方便于各种MCU连接[2]。

NRF905无线射频芯片的应用电路如图1所示。

1.2 儿童携带发送模块

儿童携带发送模块的功能主要是自动向周边节点发送自己的身份信息，模块主要由stc12c5a69s2单片机和NRF905无线射频模块组成。使用专用的电池提供+5V的电源为STC12C5A60S2单片机供电，稳压芯片ASM1117-3.3将输入+5V电源稳压输出为+3.3V为NRF905无线射频模块供电。

1.3 接收识别节点

接收识别节点的功能是将接收到的携带发送模块身份信息实时显示在TFT液晶触摸屏上，同时传给上位机信息处理系统。接收识别节点电路与儿童携带无线发射模块类似，接收部分由STC12C5A60S2单片机、NRF905无线模块组成。与之不同的是增加了TFT液晶触摸屏，增加TFT液晶触摸屏的目的是显示身份数据，而且TFT液晶屏可编程设计良好的人机交互界面，方便调试操作。NRF905无线模块用来接收无线数据并通过SPI接口传给单片机后，单片机将身份数据处理成TFT液晶屏显示的字符串再传给TFT液晶屏并控制其显示，上位机可通过串口通信来接收身份数据。

2 系统软件设计

本系统软件设计采用模块化的设计方法，整个程序包括RFID有源标签发射系统程序、接收识别节点模块程序。所有的程序均采用C语言编写。

儿童携带发射模块程序包括NRF905寄存器的配置和身份信息的配置，将NRF905配置为输出功率为+10dB，外接16MHZ晶振，发送地址宽度为4字节，数据宽度为4字节；将NRF905配置寄存器的CH_NO配置成433MHZ工作频段，并将HFREQ_PLL位置“0”，使通道间的频差为100KHZ。不同的NRF905芯片配置成具体不同的工作频点，减小通道重复使用发生数据碰撞的概率。

接收识别节点的主要功能是接收并实时显示身份信息。单片机读取接收到的数据并判断是否是正确的身份信息，是的话将其保存，反之直接将配置寄存器配置的工作频点加一，继续接收下一频点的载波数据。当频点达到上限时，说明已经依次询问过每一个通道，单片机控制液晶屏将检测到并保存好的身份数据显示，并将工作频点配置回初始频点（430.0MHZ），重新检测每个通道是否有数据读入，依次循环。液晶屏在检测完一遍所有通道后都会刷新，保证数据的实时性。

3 结束语

利用基于RF905的儿童定位设备，可以对儿童进行实时自动跟踪定位，随时掌握每个儿童的位置及活动轨迹等情况。发生问题时，可立即从监控计算机上调阅查询现场的人员位置分布情况，及时为现场提供准确信息。

系统将STC12C5A60S2单片机、NRF905无线发射模块、TFT液晶触摸屏结合，组成了儿童携带发送模块和接收识别节点。通过安装多个接收识别节点，配合上位机信息处理系统，能够实现定位功能。其中液晶屏能够实时显示接收范围内的身份信息，发送模块能够正常发射身份信息，各功能正常。

参考文献

[1]杨春，林翚，彭楚武.基于nRF9E5的矿井人员定位系统的设计[J].嵌入式系统应用，2008（24）：13-14.

[2]覃惠.苏雪.基于GPS技术的儿童定位和报警电路的设计与制作[J].船电技术，2008（1）：57-59.

作者单位

大连民族学院信息与通信工程学院 辽宁省大连市 116605