【導(dǎo)讀】而做出相應(yīng)的處理。系統(tǒng)硬件方面實(shí)現(xiàn)了參數(shù)的采集、處理及無線傳輸，軟件方。面設(shè)計(jì)了各功能模塊的系統(tǒng)流程。本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備的四種環(huán)境參數(shù)的在

　　

【正文】 個(gè)電 流。 在芯片 AT89S52 中 ，同樣 P3口還用 于一些 復(fù)用 功能?？傆?jì) 32 根 I/O 口 線。每 個(gè)串口 可以 單獨(dú)用 于輸 入或輸出 [ 21]。 AT89S52 上 集成 了中央 處理 單元 CPU、隨機(jī)存 儲(chǔ)器 RAM、只讀 存儲(chǔ)器 ROM、定 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 和多 種輸入 /輸 出（ I/O），如 并行 I/O、 串行 I/O和 A/D 轉(zhuǎn) 換器 等。就 其組 成而言 一塊 單片機(jī) 就是 一臺(tái)計(jì) 算機(jī) 。由于 它具 有許多 適 用于 控 制的 指 令和 硬 件支 持而 廣 泛應(yīng) 用 于工 業(yè) 控制 、 儀器 儀 表、 外設(shè)控制 、順序 控制 器中 ，所以又 稱為 微控制 單元（ MCU）。 MCS51 系 列單 片機(jī)，是 Intel 公司 繼 MCS48 系 列單 片機(jī)之 后， 在 1980 年推 出的 高檔 8 位單片機(jī) 。當(dāng)時(shí) MCS51 系 列產(chǎn)品 有 805 803 875 80C5 80C31 等型號(hào)。 它 們的 結(jié) 構(gòu)基 本 相同 ， 其主 要差 別 反映 在 寄存 器 的配 置 上有 所 不同 。引腳與對(duì)應(yīng)復(fù)用功能見表格 34。 其他 引 腳中 ， ① RST 復(fù)位 輸 入端 ， 在振 蕩 器運(yùn) 行 時(shí)， 在 此腳 上 出現(xiàn) 兩個(gè)機(jī)器 周期的 高電 平將使 其單 片機(jī) 復(fù)位； ② ALE/PROG 地址 鎖存 允許信 號(hào) ，在存取 外部存 儲(chǔ)器 時(shí)，這 個(gè)輸出 信號(hào) 用于鎖 存低 字節(jié)地 址；③ PSEN 程序 存儲(chǔ)器 允許 信 號(hào)。 它用 于 讀外 部程 序 存儲(chǔ) 器； ④ EA/Vpp 外 部存 取允 許 信號(hào) ，為了確 保單片 機(jī)從 地址 為 0000H～ FFFFH 的外部 程序 存儲(chǔ)器 中讀 取代碼 ，所以要把 EA 接到 GND 端 ，即 接地 ；⑤ XTAL1 振蕩 器的 反相放 大器 輸入 ，內(nèi) 部時(shí)鐘工作電路的輸入；⑥ XTAL2 振蕩器的反相放大器輸出。 CC2430模塊 CC2430 在單個(gè) 芯片 上整合 了 Zigbee 射頻 前 端、 內(nèi)存和 微控 制器。 它使用 1 個(gè) 8 位 MCU，具有 128 KB 可 編程 閃存 和 8 KB 的 RAM，還包 含 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADC)、幾個(gè)定時(shí)器 、 AES128 協(xié)同處理器 。 CC2430 的尺寸 只有 18 表 34 AT89S52 部分串口引腳的復(fù)用功能 引腳名稱 復(fù)用功能 引腳名稱 復(fù)用功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)算器 2的外部輸入端） TXD（串行輸出口） T2EX（定時(shí)器 /計(jì)算器 2 的外部觸發(fā)端和雙向控制） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） MOSI（用于在線編程） T0（定時(shí)器 0 的外部輸入） MISO（用于在線編程） T1（定時(shí)器 1 的外部輸入） SCK（用于在線編程） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RXD（串行輸入口） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 77mm 48 pin 的封 裝，實(shí)現(xiàn) 數(shù)字基 帶處 理器 ， RF、模擬 電路 及系統(tǒng) 存儲(chǔ)器整 合在同 一個(gè) 硅晶片 上。 CC2430 包含 一個(gè) DMA 控制 器。 8k 字節(jié)靜 態(tài) RAM，其中的 4k 字 節(jié)是超 低功 耗 SRAM。 32k， 64k 或 128k 字節(jié) 的片 內(nèi) Flash 塊提供在電 路可編 程非 易失性 存儲(chǔ) 器。 CC2430 集成了 4 個(gè)振 蕩器 用于 系統(tǒng)時(shí)鐘和定時(shí) 操作 ：一 個(gè) 32MHz 晶 體振 蕩器 ，一 個(gè) 16MHz RC振蕩 器 ，一個(gè) 可選 的 晶 體振 蕩器和 一個(gè) 可選 的 RC 振 蕩器 。 CC2430 也集 成了用于 用戶自 定義 應(yīng)用的 外設(shè) 。一個(gè) AES 協(xié)處 理器被 集成在 CC2430，以 支持 MAC 安全 所需 的（ 128 位關(guān)鍵 字） AES 的運(yùn) 行，以 實(shí)現(xiàn) 盡可能少 的占用 微控 制器。 CC2430 芯片 共有 48 個(gè) 引腳。全部引 腳可 分為 I/O 端口線 引腳、電 源線 引腳和 控制 線引腳 三類。 引腳 功能如 表格 35[22]所示 。 功能齊 全設(shè)備（ FFD）和 精減 功能設(shè) 備（ RFD），是 Zigbee 兩 種類型 設(shè)備。 FFD 可以當(dāng) 作一 個(gè)網(wǎng)絡(luò) 協(xié)調(diào) 器或者 一個(gè) 普通 的傳感 器節(jié) 點(diǎn)，它可 以和 任何其他 的設(shè)備 通訊 ，傳遞 由 RFD 發(fā)來 的數(shù)據(jù) 到其 他設(shè)備 ，即 充當(dāng)了 路由 的功能。 而 RFD 只 能是 傳感器 節(jié)點(diǎn) ，它只 能 和 FFD 進(jìn)行 通訊 ，經(jīng) 過 FFD 可以將自己 測得數(shù) 據(jù)傳 送出去 。在 Zigbee 網(wǎng)絡(luò) 中大 多 是這 兩種 設(shè)備，網(wǎng) 絡(luò)中 節(jié) 表 35 CC2430 引腳匯總 引腳序 引腳名稱 引腳類型 備注 第 3 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 號(hào) 1～６ ～ 數(shù)字Ｉ /Ｏ 端口 ～端口 7 DVDD 電源（數(shù)字） 2． 0V～３ .6 數(shù)字電源供應(yīng) 8～ 9 ～ 數(shù)字Ｉ /Ｏ 端口 ～端口 10 RESET N 數(shù)字輸入 復(fù)位引腳，低電平有效 11～ 18 ～ 數(shù)字Ｉ /Ｏ 端口 ～端口 19 XOSC Q2 模擬Ｉ /Ｏ 32MHz 晶體振蕩器引腳 2 20 AVDD SOC 電源（模 擬） ～ 模擬電源供應(yīng) 21 XOSC Q1 模擬Ｉ /Ｏ 32MHz 晶體振蕩器引腳 1，外部時(shí)鐘輸入 22 RBIAS1 模擬Ｉ /Ｏ 參考電流的外部精密布置電阻 23 AVDD RREG 電源（模擬） ～ 模擬電源供應(yīng) 24 RREG OUT 電源輸出 電壓調(diào)節(jié)器電源供應(yīng)輸出 25 AVDD IFI 電源（模擬） 電源供給：帶通濾波器開始部分 26 RBIAS2 模擬輸出 外部精密電阻， 43K? ? 1% 27 AVDD CHP 電源（模擬） 電源供給：相位檢測，電荷泵，環(huán)路濾波器的開始部分 28 VOC GUARD 電源（模擬） 29 AVDD VOC 電源（模擬） 電源供給 30 AVDD PRE 電源（模擬） 電源供給： 31 AVDD RF1 電源（模擬） 32 RF P RF I/O RX 期間輸入正射頻信號(hào)到低噪聲放大器， TX 期間從功率放大器輸出正射頻信號(hào) 33 TXRX ITCH 電源（模擬） 功率放大器電源控制 34 RF N RF I/O RX 期間輸入負(fù)射頻信號(hào)到低噪聲放大器， TX 期間從功率放大器輸出負(fù)射頻信號(hào) 35 AVDD SW 電源（模擬） 電源供應(yīng)： LNA/PA 36 AVDD RF2 電源（模擬） ,接收和傳輸混頻器 37 AVDD IF2 電源（模擬） ，傳送低通濾波器和 VGA最后階段 38 AVDD ADC 電源（模擬） ， ADC 和 DCA 模擬端口 39 DVDD ADC 電源（模擬） ， ADC 的數(shù)字端口 40 AVDD DGUARD 電源（模擬） 數(shù)字 噪聲隔離 41 AVDD DREG 電源（模擬） ～ 數(shù)字電源調(diào)節(jié)器 42 DCOUPL 電源（模擬） 數(shù)字電源退耦，不要用于外部電路 43～ 44 ～ 數(shù)字 I/O XOSC 45～ 46 ～ 數(shù)字 I/O ， 47 DVDD 數(shù)字 I/O 端口提供 ～ 的電壓 48 數(shù)字 I/O 具有 4 mA 輸 出 驅(qū) 動(dòng) 能 力 GND 地線 接地線 點(diǎn) 數(shù)理 論上最 多可 達(dá) 65535 個(gè)， 可以 組成三 種類 型網(wǎng)絡(luò) ：星 型、網(wǎng) 狀型和簇 狀型。 每個(gè)節(jié) 點(diǎn)間 的距離 可以 達(dá)到 50 米，各個(gè)節(jié) 點(diǎn)都 可以向 下一 個(gè)節(jié)點(diǎn) 傳 輸數(shù) 據(jù) 。這 樣 能夠 構(gòu) 造一 個(gè)覆 蓋 所有 應(yīng) 用區(qū) 域 的非 常 龐大 的 網(wǎng)絡(luò) 。Zigbee 無線 傳輸模 塊由 芯片 CC2430 設(shè)計(jì) 硬件電 路， 電路圖 如圖 38 所示 。 20 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i tl eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 7 J u n 2 0 1 1 S h e e t o f F i le : F : \P r o te l\ 最終成品 1 1 5 3 \N e w d e s i g n .d d b D r a w n B y :C3220nFC222pFC122pFR143KR256KY132MR94 .7 KR 1 0470C 1 90 .1 u FS1R E S E T3 .3 VX O S C _ Q 121X O S C _ Q 219D C O U P L42R B I A S 226R B I A S 322P 0 .011P 0 .112P 0 .415P 0 .516P 0 .617P 0 .718P 1 .62P 1 .71P 0 .2 /R D13P 0 .3 /T D14R E S E T _ N10P 2 .2 /D C45P 2 .1 /D D46P 1 .18P 1 .09P 1 .53P 1 .44P 1 .35P 1 .26P 2 .048D V D D7A V D D _ S O C20D V D D47A V D D _ P R E G23A V D D _ D R E G41R F _ N34T X R X S W I T C H33R F _ P32P 2 .3 /X O S C _ Q 144P 2 .4 /X O S C _ Q 243P R E G _ O U T24A V D D _ I F 125A V D D _ C H P27V C O _ G U A R D28A V D D _ V C O29A V D D _ P R E30A V D D _ R F 131A V D D _ S W35A V D D _ R F 236A V D D _ I F 237A V D D _ A D C38D V D D _ A D C39A V D D _ D G U A R D40C C 2 4 3 0100nFC6220nFC7220nFC83 .3 VL28 .2 n HL222nHL31 .8 n Hλ /4 λ /45 .6 p FC9E1C 1 415pFC 1 515pFY23 2 .7 6 810nFC 1 0100nFC 1 110nFC 1 2220nFC 1 31 .8 V 圖 38 Zigbee 無線傳輸模塊 CC2430 芯片 的主要 特點(diǎn) 如下 ： ① 高性能 和低 功耗 的 8051 微控 制器 核。② 集成 符合 標(biāo) 準(zhǔn)的 GHz 的 RF 無線 電收發(fā) 機(jī)。 ③ 優(yōu)良的無線 接收靈 敏度 和強(qiáng)大 的抗 干擾 性。 ④ 在 休眠 模式時(shí) 僅 A 的流耗 ，外部的 中斷 或 RTC 能喚 醒系統(tǒng) ； 在 待機(jī)模 式時(shí) 少于 A 的流耗 ，外 部的中斷 能喚醒 系統(tǒng) 。 ⑤ 硬件 支持 CSMA/CA 功 能。 ⑥ 較寬的 電壓 范圍（ ～ V）。 ⑦ 數(shù)字化 的 RSSI/LQI 支持 和強(qiáng) 大的 DMA 功 能。 ⑧ 具有 電 流 監(jiān)測 和溫度感測功能。 ⑨ 集成了 14 位模數(shù)轉(zhuǎn)換的 ADC[22][23]。 溫度 監(jiān) 測信 號(hào) 、濕 度 監(jiān)測 信 號(hào)、 煙 霧采 集 信號(hào) 和 風(fēng)力 監(jiān) 測信 號(hào) 都輸 入到 AT89S52 單 片機(jī)中 ，進(jìn) 行數(shù) 據(jù)處理 ，將 處理后 的數(shù) 字信號(hào) 通過 TXD 引腳線輸入 到 CC2430 的 RD 端 口，從 而將 數(shù)據(jù)經(jīng) 天線 發(fā)送出 去， 達(dá)到監(jiān) 測數(shù) 據(jù)無線傳 輸?shù)哪?的，實(shí) 現(xiàn)了 實(shí)時(shí)在 線監(jiān) 測功能 。發(fā) 送 端電 路圖如 圖 39 所示 。 圖中主 要有兩 大部 分 ，第一 部分 是左側(cè) 的采 集電路 以及 數(shù)據(jù)處 理電 路，即實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)的 數(shù)字 化傳輸 ；第二 部分是 右側(cè) 的 Zigbee 無 線傳 輸模塊 的電 路設(shè)計(jì)，將傳輸過來的信號(hào)調(diào)制成規(guī)則的波動(dòng)，通過天線將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。 第 3 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i tl eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 0 J u n 2 0 1 1 S h e e t o f F i le : F : \P r o te l\ 最終成品 1 1 5 3 \N e w d e s i g n .d d b D r a w n B y :V C C1