引言

　　 在煤矿生产自动化中，人员定位系统发挥了越来越大的作用。现在国内外大多数煤矿使用的人员定位系统都是基于2.4GHz" title="2.4GHz">2.4GHz工业无线" title="工业无线">工业无线通信标准设计的，该定位系统主要由装在矿井巷道的定位分站和配戴在工人身上的目标识别卡协同工作来完成人员定位。然而定位分站并不是在每一个巷道都安装，在没有安装定位分站的巷道就不能实现人员定位;而且由于事故原因引起的定位分站不能正常工作导致的被困人员不能正常定位，以致营救困难等现象也屡见不鲜。鉴于以上客观原因，本设计就显得具有明显的实际意义。

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" title="STM32F103VE">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。
无线通信
　　无线通信模块通信芯片采用的是工作在2.4GHzISM频段的nRF24L01" title="nRF24L01">nRF24L01，整个模块的结构简单，采用单芯片进行数据的处理。nRF24L01只要用很少的外围元件就可以进行正常的工作。无线通信模块电路主要是由nRF24L01、数字衰减器(HMC274)、天线、晶振电路组成，框图如图3所示。