ZigBee与51内核的射频无线传感器网络节点设计方案（二）

1、【Word版本下载可任意编辑】 ZigBee与51内核的射频无线传感器网络节点设计方案（二） 3 外围扩展电路 以CC2430 为的无线传感器网络节点在实际使用中，可配备相应外围电路，主要包括外部电源电路、显示与按键电路、串口与USB 通信电路等。通过这些电路，可对射频与主控模块开展相应的开发与调试。 3.1 外部电源电路 本设计的电源电路主要由TPS79533 低压稳压器及其外围器件组成。TPS79533 输出3.3 V 电压，其输入电压范围是2.7 5.5 V,并具有较高的电源抑制比、超低噪声、较好的电压线性和负载瞬态效应以及较小的电压漂移。其具体电路如图6 所示。 3.2 液晶显示与键盘

2、电路 3.2.1 液晶显示电路 液晶显示电路可采用12864 点阵式液晶显示器，同时，为节约主控芯片I/O 口资源，采用了串/ 并口转换芯片74HC595d.具体电路如图7 所示。 为了使液晶显示器具备合适的背光亮度，还可在设计中采用相应的放大管，如9015 来驱动液晶显示器背光显示。 3.2.2 键盘电路 本设计可通过按键电路调节各种参数，并通过液晶显示电路显示。如图8 所示，键盘具备上、下、左、右、确定、退出6 个按键，其中，方向按键的电路为分压电路，其分压值输入CC2430 的P0.6 端子。该I/O 口具备A/D 转换的功能，可通过软件实现键盘功能，从而节约了I/O 口资源。 3.3

3、通信电路 通信电路负责节点与PC 机之间的数据收发，以实现数据、调试等功能。CC2430 采用RS232 通信模式，具体电路如图9 所示。本设计采用经典设计的RS232 电路，控制芯片采用了广泛使用的SP3223E,其RXD1 与TXD1 引脚可与CC2430 的P0.2 与P0.3 引脚直接相连接。 需要注意的是，在实际使用中，大家经常采用笔记本电脑对节点开展在线调试和程序等操作，而笔记本电脑一般不具备串口，需要外接USB-RS232 转换电路。笔者发现，在转换电路的选取上，市面上存在基于PL2602、SP3223E 等器件的转换电路可以选择。PL2602 虽然价格便宜，但并不适应CC243

4、0 的高比特率传输，而SP3223E 虽然价格较贵，但对CC2430 的支持较好，这也是在实际使用中需要注意的。 4 硬件工艺特点 由于以CC2430 为的无线传感器网络节点工作在2.4 GHz 的高频环境中，因此对其EMI 要求较高。无线传感器网络节点的PCB 也有相应的具体设计要求。 由于射频模块工作频率高，在具体的PCB 设计中，根据TI 公司的相关文档，可使用双层PCB.如果希望减小PCB 尺寸，也可采取4 层PCB 设计。其具体要求如下： （1） 若采用双层PCB 设计，则顶层用于元件的放置与信号连接，通过大面积敷铜，以降低干扰。 （2） 电源滤波要求较高，退耦电容器应尽可能靠近供电

5、引脚，并且通过单独的过孔连接到印刷电路板的接地面。 （3） 芯片的接地引脚，距离使用单独过孔的封装引脚越近越好，以减小干扰。 （4） 外接元件越小越好，必须使用表面贴装器件，具体设计可使用0603 或0402 封装的贴片元器件。 （5）如果在PCB 上要使用高速外接数字设备，那么必须避开RF 电路。 （6） 系统应采用大规模接地方式，以消除干扰。可将PCB 底层设计为接地层。 5 结 语 本文先介绍了无线传感器网络的组成单元，并提出了一种基于CC2430的无线传感器网络节点及其外围扩展电路的硬件设计方案， 方案介绍了各个硬件模块的工作原理和设计方法。其中，方案详细介绍了控制器与射频模块电路和外围扩展电路，包括外部电源电路、液晶显示与键盘