内容发布更新时间 : 2024/11/15 9:58:27星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
燕山大学本科毕业设计(论文)
2) Freescale的解决方案：HC08单片机加MC1319x系列射频芯片； 3) ATMEL的解决方案：ATmege128L单片机加AT86RF230射频芯片。 (2)
SoC解决方案
SoC芯片集成了 MCU和RF射频芯片，节省了系统成本，提高了系统 性能，
简化了设计流程，开发难度远远小于上一种设计方案。目前主要的 SoC解决方案有：
1) TI的SoC解决方案CC2530。CC2530是TI第二代SoC解决方案， 它支持系统编程。CC2530拥有优秀的RF性能、选择性和业界标准增强8051 MCU内核，应用于包括远程控制、消费型电子、楼宇自动化、医疗等更多 领域。CC2530还可以配备TI的协议栈来简化开发。
2) Ember 的 SoC 解决方案 EM260，它集成了和 2.4GHz IEEE802.15.4 兼容的无线收发器和16位闪存MCU，具有快速SPI接口。应用于建筑物自 动化控制、家庭娱乐等[17]。
3) Freescale的SoC解决方案MC1322x系列平台。MC1322x的设计面 向需要在IEEE802.15.4或ZigBee网络中更快地传输音频和数据文件的新型 无线设备。
通过对上述各种方案进行综合比较，并结合本设计系统对软硬件平台的 综合配套使用要求，本文选用TI的CC2530 SoC芯片作为ZigBee无线测控 网络的硬件解决方案。CC2530是用于IEEE 802.15.4/ZigBee应用的一个片
上系统解决方案。它能以非常低的成本建立强大的无线传感器网络。TI为 其提供了完整的开发和调试环境。CC2530有优秀的RF性能、增强型8051 微处理器内核、101dB的链路质量、优秀的接收器灵敏度和健壮的抗干扰性， 以及其他强大的支持功能和外设[9]。可以应用于包括远程控制、消费型电子、 楼宇自动化、医疗等众多领域。
本文设计采用了 CC2530F256芯片，该芯片结合TI的ZigBee协议栈 (Z-Stack)使用，提供了一个强大和完整的ZigBee解决方案。
3.3协调器电路设计
硬件电路的设计是网络系统开发的基础，它关系到整个网路系统的整体
12
第3章系统硬件设计
性能，在基于ZigBee的无线温湿度采集系统中，总体上可以分为协调器、 路由器和终端节点三个模块的电路设计。其中协调器是无线网络系统的核 心，它负责组建网络，从传感器节点采集数据，并且协调器还负责把采集的 数据通过串口上传给PC机。
协调器的电路设计也较其他节点复杂。本章先介绍协调器的设计，其它 节点的电路设计在其基础上修改。协调器的硬件电路设计分为两部分：一部 分是
CC2530核心电路的设计；另一部分是外围电路的设计，主要分为电源 电路设计、
复位电路设计、USB转串口电路设计、Debug下载电路设计以 及网络指示灯电路设计等。
3.3.1 CC2530核心电路设计
本文中，CC2530的核心电路设计，严格按照TI公司的参考设计，CC2530 核心电路如图3-3所示。
图3-3 CC2530核心电路原理图
在上图中，重点说明Whip天线的设计，它采用了 TI的巴伦天线的参 考设计。
Whip天线属于单端非平衡天线，需要一个巴伦电路变压器?。其 性能良好，通信
距离较远，并且提供了标准的SMA接口。
13
燕山大学本科毕业设计(论文)
3.3.2外围电路设计
外围电路设计主要包括以下几部分：电源电路设计、复位电路设计、 USB转串口电路设计、Debug下载电路设计以及网络指示灯电路设计等。
1) 电源电路设计
在实际应用中，协调器需要一直持续工作，一般是与PC机相连，所以 可以通过PC机直接供电。PC机USB接口提供了 5V电源，而CC2530芯 片需要的是3.3V供电。所以需要采用三端稳压芯片HT7533将电压转换成 3.3V，电源电路如图3-4所示。
d
图3-4电源电路原理图
如上图所示，在输入和地之间加一个10uF的旁路电容，来抑制噪声和 电压纹波、改善稳态响应；在输出端和地之间加一个10uF的旁路电容，来 增强输出电压的稳定性。
2) 复位电路设计
本文的复位电路是一个典型的按键复位电路，复位电路如图3-5所示。
图3-5复位电路原理图 3)
USB转串口电路设计
协调器接收到传感器节点传递来的数据后，要通过串口向PC机上传数 据。考虑到用笔记本电脑现场调试方便，设计采用PL2303HX芯片进行了 USB与串口的转换，来实现PC机与协调器间的通信，如图3-6所示。
14
第3章系统硬件设计
图3-6 USB转串口电路原理图
4) Debug下载电路设计
CC2530提供一个可以对芯片在线调试的Debug接口。该接口允许对片 上闪
存进行编程、访问存储器内容和对芯片在线调试，比如单步调试、设置 断点和寄存器修改等，Debug下载电路如图3-7所示。
图3-7 Debug下载电路原理图
5)网络指示灯电路设计
为了方便调试程序，并在ZigBee组网时显示网络状态，设计了网络指 示灯，网络指示灯电路如图3-8所示。
15
燕山大学本科毕业设计(论文)
>h-
图3-8网络指示灯电路原理图
3.4终端节点电路设计
在网络系统中，终端节点是负责数据采集的主要节点，它分布于监测环 境中，把采集到的温湿度数据以无线的形式发送给协调器，或者经过路由器 传递给协调器。
(1)
温湿度传感器应用电路设计
本文采用DHT11数字式温湿度传感器。DHT11响应超快、抗干扰能力 强、性价比极高。相对于模拟式温湿度传感器基于模拟信号的测量，数字式 温湿度传感器，测量更加精确。
DHT11产品参数：测量范围：湿度20-90%RH，温度0?50°C;测量精
度：湿度±5%RH，温度±2°C;分辨率：湿度1%RH，温度1°C。
DHT11温湿度传感器应用电路如图3-9所示。
图3-9 DHT11温湿度传感器应用电路 16