【正文】 防爆、抗干擾、接地處理等。由于大部分傳感器是電流輸出型，針對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了電流電壓轉(zhuǎn)換電路。在設(shè)計(jì)外接模塊時(shí)，首先要根據(jù)應(yīng)用需求選擇參數(shù)、性能合適的傳感器，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路及信號(hào)處理電路 (如放大、濾波、轉(zhuǎn)換等 )。而 MAX232引腳中的 11（ T1IN）、 12（ R1OUT）與對(duì)應(yīng)的 CC2530 芯片中的 17（ P0_2 TXDD）、 16（ P0_3 RXDD）通信。 圖 11 是模塊與 PC 間通信 最有力的電路，是模塊進(jìn)行調(diào)試仿真唯一的接口。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 MAX232 芯片采用單 +5V 電 源供電，僅需幾個(gè)外接電容即可完成從 TTL 到 RS232 電平的轉(zhuǎn)換，共兩路。相互連接的話，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換 ， 由于電腦串口輸出電壓高達(dá) 12V，基于 CC2530 的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 15 直接與單片機(jī)連接會(huì)燒壞芯片。 圖 11 MAX232 串口的連接圖 MAX232 是用來(lái)做電平轉(zhuǎn)換的 ， 標(biāo)準(zhǔn) RS232 電平很高，達(dá)正負(fù) 12V。 MAX232的不足之處：接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕c TTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與 TTL電路連接；傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率最大為 19200bps；接口使用 一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱；傳輸距離受限。電容可以取 10uF、左右的電容，有極性無(wú)極性均可，但是使用有極性的電容一定注意正負(fù)方向。典型的 RS232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在 +5～ +15V，負(fù)電平在 5～ 15V電平。 MAX232作為 RS232的電平轉(zhuǎn)換芯片，完成 TTL電平 和 RS232電平的轉(zhuǎn)換。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與 RS232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前己在微機(jī)通信接口中廣泛采用。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0—20210b/s范圍內(nèi)的通信。所以，以 RS232C為主來(lái)討論。 基于 CC2530 的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 14 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。 RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有 2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用 150pF/m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為 15m； 若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。 表 3 JTAG 對(duì)應(yīng)接口表 JTAG（管腳） 3（ TRST） 5（ TDI） 7（ TMS） 9（ TCK） 11（ PTCK） 13（ TDO） CC2530 12（ P0_7） 13（ P0_6） 14（ P0_5） 15（ P0_4） 18（ P0_1） 19（ P0_0） 串口模塊設(shè)計(jì) RS232是個(gè)人計(jì)算機(jī)上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(huì)所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。 圖 10 JTAG 接口電路 JTAG 經(jīng)過(guò)外圍電路后，還需要七個(gè)引腳 接入 CC2530 芯片中，除了 RESET_LN 復(fù)位有明確的引腳外，其余六個(gè)需要用編程指定相應(yīng)的引腳。此處選擇 20 針接口的標(biāo)準(zhǔn)。 JTAG在線編程的特征也改變了傳統(tǒng)生產(chǎn)流程，將以前先對(duì)芯片進(jìn)行預(yù)編程再裝到板上的工藝簡(jiǎn)化為：先固定器件到電路板上，再用 JTAG編程，從而大大加快工程進(jìn)度。此外， JTAG協(xié)議允許多個(gè)器件通過(guò) JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個(gè) JTAG鏈，能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)器件分別測(cè)試。 TRST 測(cè)試復(fù)位輸入管腳 用于異步初始化或復(fù)位 JTAG 邊界掃描電路，低電平有效。 TMS 信號(hào)必須在 TCK 上升沿之前建立，在用戶狀態(tài)下 TMS 信號(hào)應(yīng)是高電平。 TDO 測(cè)試數(shù)據(jù)輸出管腳 JTAG 指令和測(cè)試編程數(shù)據(jù)的串行輸出管腳，數(shù)據(jù)在 TCK 信號(hào)的下 降沿時(shí)讀出，如果數(shù)據(jù)沒(méi)有輸出，則處于三態(tài)。 JTAG 各引腳核心功能定義如表 2。通過(guò) JTAG接口可對(duì)芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行訪問(wèn)，是開(kāi)發(fā)調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)潔高效的手段。 仿真跳線模塊設(shè)計(jì) JTAG是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、調(diào)試。這樣，引腳 RESET_LN 持續(xù)一段低電平后，最終穩(wěn)定在高電平，低電平持續(xù)時(shí)間由 RC 時(shí)間常數(shù)決定。隨著時(shí)間的飛逝（電容充電），穩(wěn)定后 + 的電壓實(shí)際上是加在電容 C23 上的。 圖 9 復(fù)位電路 RESET_LN 腳在 CC2530 芯片上的引腳號(hào)為 20，復(fù)位時(shí)活動(dòng)到低電平。復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位基于 CC2530 的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 12 信號(hào)為可靠起見(jiàn)電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分 合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶體振蕩電路也屬于對(duì)稱電路，兩個(gè)引腳不過(guò)與區(qū)分，所以，芯片對(duì)應(yīng)的引腳為 引腳 32（ P241XOCS32K_Q1）、 引腳33（ P231XOCS32K_Q2）。 圖 8 實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶體振蕩電路 系統(tǒng)晶振電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘震蕩電路是置在 CC2530 芯片外圍，所以需要對(duì)應(yīng)的引腳連接。因此，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，選擇 RTC 芯片出了需要考慮其時(shí)間和日期跟蹤功能外，通常還需要針對(duì)具體應(yīng)用來(lái)對(duì) RTC 的功能、成本、尺寸等要求進(jìn)行綜合考慮。系統(tǒng)晶體振蕩器電路如圖 7 所示。對(duì)于 RTC 電路，選擇 32． 768KHz 無(wú)源晶振。 圖 6 濾波電路 晶體振 蕩器電路設(shè)計(jì) 該電路用于向 CC2530 芯片和其他電路 (RTC 電路 )提供工作時(shí)鐘。對(duì)于脈動(dòng)直流電中的直流成分，旁路電容 C 相當(dāng)于開(kāi)路，直流量不能通過(guò)電容，而加在負(fù)載上，從而達(dá)到了濾除脈動(dòng)直流電中交流成分的目的。 圖 5 5V 電源轉(zhuǎn)換電路 電路中存在的交流分量會(huì)影響到電路的穩(wěn)定性，而經(jīng)過(guò)電容濾波電路后，即可保留直流分量，又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流分量的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 AS1117 本身功能已經(jīng)很齊全，所以，外圍應(yīng)用電路非常簡(jiǎn)單，固定電壓版本只需輸入輸出兩個(gè)電容和負(fù)載即可工作。 AS1117 是一款低壓差的線性穩(wěn)壓器，當(dāng)輸出 1A 電流時(shí)，輸入輸出的電壓差典型值僅為 。 24V 轉(zhuǎn) 8V、 12V 可以利用 LM317 芯片和外圍電路順利轉(zhuǎn)換而來(lái)。 24V轉(zhuǎn) 5V 和 12V 電源電路，如圖 4 所示。 LM317 內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電 阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。 表 1 CC2530 運(yùn)行環(huán)境 最小值 最大值 單位 運(yùn)行環(huán)境溫度 40 125 ℃ 運(yùn)行供電電壓 2 V 電源電路設(shè)計(jì) 在模塊設(shè)計(jì)中， CC2530 芯片及部分外圍器件需 電源供電，另外，部分器件需要 5V 電源、 12V 電源和 24V 電源，為簡(jiǎn)化模塊電源電路的設(shè)計(jì)，要求整個(gè)模塊的輸入電壓為 24V 直流穩(wěn)壓電源。無(wú)線設(shè)備還包括一個(gè)數(shù)據(jù)包過(guò)濾和地址識(shí)別模塊。 RF 內(nèi)核控制模擬無(wú)線模塊。 其他 除了上面所含的高級(jí)功能， CC2530 內(nèi)部還安置了 RF 無(wú)線收發(fā)器等，還有 CC2530芯片的運(yùn)行壞境溫度和供電電壓。 （ 8） 睡眠定時(shí)器：是一個(gè)超低功耗的定時(shí)器，計(jì)算 32kHz晶振或 32 kHz RC振蕩器的周期。 （ 6）內(nèi)置 MAC定時(shí)器：是專門為支持 IEEE ， MAC或軟件中其他時(shí)槽的協(xié)議設(shè)計(jì)。 （ 4） 五通道 DMA控制器： 系統(tǒng)可以使用一個(gè)多功能的五通道 DMA控制器，使用XDATA存儲(chǔ)空間訪問(wèn)存儲(chǔ)器，因此能夠訪問(wèn)所有物理存儲(chǔ)器。 （ 2） 調(diào)試接口：執(zhí)行一個(gè)專有的兩線串行接口，用于內(nèi)電路調(diào)試。 CC2530 芯片模塊說(shuō)明 CC2530芯片模塊大致可以分為三類： CPU和內(nèi)存相關(guān)的模塊；外設(shè)、時(shí)鐘和電源管理相關(guān)的模塊以及無(wú)線電相關(guān)的模塊。 （ 3） 微控制器功能： 優(yōu)良的性能和具有代碼預(yù)取功能的低功耗 8051（ CPU） 微控制器內(nèi)核； 32KB、 64KB 或 128KB 的系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存； 8KBRAM，具備在各種供電方式下的數(shù)據(jù)保持能力；支持硬件調(diào)試。 （ 1） RF/布局功能：適應(yīng) IEEE 的 RF 收發(fā)器；極高的接收靈敏度和抗干擾性能；可編程的輸出功率高達(dá) dBm；只需極少的外接元件；只需一個(gè)晶振，即可滿足網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要； 6mm 6mm 的 QFN40 封裝；適合系統(tǒng)配置符合世基于 CC2530 的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 8 界范圍的無(wú)線電頻率法規(guī)。那么 CC2530 芯片引腳功能描述表見(jiàn)附錄 1。 圖 2 CC2530 芯片 CC2530 芯片引腳 CC2530 芯片共包含了 40 個(gè)引腳，引腳的排布如圖 3 所示 。 在業(yè)界內(nèi)， CC2530 結(jié)合了德州儀器的業(yè)界領(lǐng)先的黃金單元 ZigBee 協(xié)議棧，提供了一個(gè)強(qiáng)大和完整的 ZigBee 解基于 CC2530 的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 7 決方案。 CC2530 芯片工作實(shí) 具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。 CC2530 芯片介紹 CC2530 是 ZigBee 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 其中 的 一個(gè) 核心芯片 ， 它能夠以非常低的總材料成本建立強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 在實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臈l件下，基于 CC2530 的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)際上就是一個(gè)多接口采集、多功能數(shù)據(jù)收發(fā)的數(shù)據(jù)傳送點(diǎn)，是整個(gè)無(wú)線區(qū)域覆蓋的一個(gè)基本服務(wù)終端。 兩個(gè)或多個(gè)無(wú)線模塊建立簡(jiǎn)單的無(wú)線連接和數(shù)據(jù)交換是實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型和完全分布型最基本的條件，支持實(shí)現(xiàn)無(wú)線區(qū)域覆蓋、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能，實(shí)現(xiàn)與相鄰無(wú)線發(fā)射點(diǎn)互動(dòng)的最關(guān)鍵的功能。發(fā)送模塊與接收終端之間的地址配對(duì)，是軟件初始化已經(jīng)做好的工作。 發(fā)送數(shù)據(jù)則是在以上各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)包尋找終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能。 模擬數(shù)據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換則 起到多樣性數(shù)據(jù)采集與整個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊相連的橋梁作用。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)量測(cè)是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)采集一般是采樣方式，即在一個(gè)采樣周期對(duì)同一點(diǎn)數(shù)據(jù)重復(fù)采集。 指示燈模塊 P3口 模塊仿真跳線 模塊供電選擇 CC2530芯片 模塊外部供電接口 系統(tǒng)復(fù)位模塊 MAX232串口接口 仿真器驅(qū)動(dòng)模塊 外部供電接口 P2 基于 CC2530 的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 6 3 硬件電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)模塊的基本功能 基于 CC2530 無(wú)線傳輸模塊包括數(shù)據(jù)處理模塊、 外接 模塊 I/V 轉(zhuǎn)換電路 、電源模塊、串口通信模塊和無(wú)線傳輸模塊。模塊 還設(shè)置了專門的供電線路和濾波電路，確保電壓的正常。在接收到數(shù)據(jù)后，芯片 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類后，再發(fā)送給其他接受終端，這需要軟件的控制， 芯片中所集成的 增強(qiáng)型 8051CPU完全可以處理這些邏輯問(wèn)題 。 然后 ， 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字化后進(jìn)行數(shù)據(jù)與 PC間的 串口數(shù)據(jù) 傳輸，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)深程度處理。 核心芯片的優(yōu)良性再加上外圍電路的配合，可以實(shí)現(xiàn)多功能，高效率的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 。 CC2530芯片 有四種不同的閃存版本 ， 具有 32KB、64KB、 128KB、 256KB的閃存。它能夠以非常低的總材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 本 設(shè)計(jì) 的難點(diǎn)就在 CC2530芯片的工作原理應(yīng)用上。系統(tǒng)的排版和設(shè)計(jì)采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，利于實(shí)現(xiàn)資源共享，基于 CC2530 的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 5 提高效率和信息資源的綜合開(kāi)發(fā)利用。 （ 2） 先進(jìn)性原則：跟蹤無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 技術(shù)的最新發(fā)展，依靠科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，最終建成功能合理、技術(shù)先進(jìn) ， 符合無(wú)線傳輸發(fā)展需求的協(xié)調(diào)器（基于 CC2530 的 ZigBee開(kāi)發(fā)板）。解決思路可采用先進(jìn)、可靠、集成、的開(kāi)發(fā)板，以信息數(shù)字化、硬件平臺(tái)軟件化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，利用微機(jī)原理及接口技術(shù)，進(jìn)行本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 該模塊的多接口采集、多通道發(fā)送、高速率 A/D 轉(zhuǎn)換、通訊功能互動(dòng)于一體，集成度高，功能強(qiáng)大，經(jīng)濟(jì)可靠，具有很好的實(shí)用價(jià)值 。 此模塊需要設(shè)計(jì)信號(hào) I/V 轉(zhuǎn)換 電路、 A/D 轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電路，才能把采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)去處理。此系統(tǒng)減少了電線等貴重金屬的消耗，有利于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，升級(jí)擴(kuò)展容易，重復(fù)投資少。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的建設(shè)可以省去了難度大、費(fèi)用高、耗時(shí)長(zhǎng)的布線施工，減少了對(duì)施工周邊環(huán)境的影響，節(jié)約了大量經(jīng)濟(jì)費(fèi)用 。其中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型是日常生活中接觸最多的兩種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式。目前無(wú)線傳輸還不能完全脫 離有線，無(wú)線傳輸與有線傳輸只是互補(bǔ)的關(guān)系。現(xiàn)在用戶最好最高只能是 11mbps 的速度發(fā)送和接受信息，移動(dòng)局域網(wǎng)能力較強(qiáng)的完全分布型無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸更是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高并存在多路徑干擾。 （ 2） 現(xiàn)有無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸存在的不足：無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸雖然解決了有線數(shù)據(jù)傳送無(wú)法克服的困難，擁有很多優(yōu)勢(shì)，但與有線相比，仍然有不足之處。事實(shí)上，無(wú)線應(yīng)用已經(jīng)深入到了企業(yè)當(dāng)中，雖然它不會(huì)取代傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)，但它已經(jīng)成為傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)靈活擴(kuò)展的重要技術(shù)?，F(xiàn)代企業(yè)隨著業(yè)務(wù)規(guī)