無線終端測試電子電路設計圖集錦 —電路圖天天讀(86)

　　TOP1 nRF24L01無線溫溼度測試系統電路設計

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201710/369366.htm

　　在當今的工農業生產中，需要進行溫溼度採集的場合越來越多，準確方便地測量溫度變得至關重要。傳統的有線測溫方式存在著布線複雜，線路容易老化，線路故障難以排查，設備重新布局要重新布線等問題。特別是在有線網絡不通暢或由於現場環境因素的限制而不便架設線路的情況下，給溫溼度的數據採集帶來了很大的麻煩。要想監測到實時的溫溼度數據，就必須採用無線傳輸的方式對數據進行採集、發送、接收並對無線採集來的數據通過上位機進行處理，以控制並監測設備的運行情況，減少不必要的線路設備開支。

　　溫溼度採集電路設計

　　DHT11是一款含有已校準數位訊號輸出的溫溼度複合傳感器。該傳感器應用專用的數字模塊採集技術和溫溼度傳感技術，具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。圖2所示為其溫度採集電路。DHT11傳感器包括一個電阻式感溼元件和一個NTC 測溫元件，可與高性能8位單片機相連接。校準係數以程序的形式儲存在OTP 內存中，傳感器內部在檢測信號的過程中可調用這些校準係數。單線制串行接口可使系統集成變得簡易而快捷，而且信號傳輸距離可達20m 以上。當連接線長度短於20m 時，應使用5kΩ上拉電阻，大於20m 時，應根據情況使用合適的上拉電阻。

　　

　　無線發射、接收電路設計

　　nRF24L01是NORDIC 公司生產的一款無線通信晶片，採用FSK 調製方式，內部集成有NORDIC 自己的Enhanced Short Burst 協議。可以實現點對點或是1對6的無線通信。無線通信速度可以達到2 Mb/s.NORDIC 無線發射、接收晶片nRF24L01的電路原理圖如圖3所示。

　　

　　nRF24L01是單片射頻收發晶片，工作於2.4~2.5 GHz 的ISM 頻段，晶片內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調製器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01晶片的能耗非常低，以 -5 dBm 的功率發射時，工作電流只有10.5 mA，接收時的工作電流只有18 mA，它具有多種低功率工作模式，節能環保，設計方便。nRF24L01無線收發模塊的各管腳功能如表1所列，圖4所示是nRF24L01與單片機連接時的電路圖。

　　

　　本無線發射接收模塊需要的電源為1.9~3.6 V，本系統中採用3.3 V 直流電源來直接對無線發射接收模塊供電，5 V 電源經。ASM1117-3.3晶片轉換後可得到穩定的直流電源，其電源轉換電路如圖5所示。

　　

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　　TOP2 串行通信模塊電路設計

　　主機單片機接收到nRF24L01的數據後，經MAX232電平轉換可實現單片機程序下載與升級，同時可實現單片機與PC 機（上位機）的通信，以便將顯示數據信息通過此電路傳送到PC 機，並存PC 機上顯示，其串行通信電路如圖6所示。

　　

　　本文提出了一種針對無線數據傳輸問題的解決方案，該方案基於nRF24L01來設計無線溫度採集系統。該系統採用低功耗、高性能單片機 STC12C5A08S2和溫溼度傳感器DHT11來構成多點、實時溫溼度監測系統，最後在PC 機上完成配置、顯示和報警等功能。該系統使用方便，擴展十分容易，可廣泛應用於各種工農業生產和養殖等場合。

　　射頻技術在糧倉無線測試終端應用電路設計

　　糧食的安全存儲是關係到國計民生的戰略大事，科學保糧具有重要的社會意義與經濟價值。糧倉監控系統主要完成對糧食溫度、溼度和氣體濃度等參數的採集、存儲和向監控中心傳送數據以及執行監控中心的指令等功能。傳統的糧倉監控系統中糧倉與監控中心大多採用RS-485等有線連接的數據通信方式，使得系統抗幹擾差、連線繁多、擴展困難;當一個節點出現問題時還會影響整個系統，不利於糧倉的監控與管理。為此，本文給出了一種基於射頻技術的糧庫無線監控系統。

　　無線通信終端的硬體設計

　　無線通信終端由無線收發晶片和微控制器組成。本系統中的無線通信終端採用CC1020為收發晶片，PIC16F73單片機為微控制器。CC1020是基於SmartRF技術的全集成無線收發晶片。它工作在402-470MHZ、804-940MHZ等 ISM（Industrial， ScienTIfic and Medical）與SRD（Short Range Device）頻段，採用頻移鍵控（FSK）調製，集成鎖相環（PLL）、壓控振蕩器（VCO）、功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）、數據機（DEMOD）等功能，具有低電壓、低功耗、高靈敏度、傳輸距離遠、尺寸小等優點，與很少的一些外圍器件搭配就可以設計成強大的具有無線通信功能的嵌入式系統。PIC16F73是低功耗、高性能的8位單片機，採用雙總線結構（指令總線和數據總線分離）和精簡指令結構，具有8Kb的Flash、192位元組的片內RAM、串口和SPI接口，很好的滿足了本終端對微控制器的要求。CC1020有32個引腳，它通過PDI、PDO、PCLK和PSEL這四個引腳與PIC16F73單片機的I/O埠相連，CC1020的應用原理圖如圖2所示。

　　

　　圖2. CC1020的應用電路示意圖

　　測試終端兩種電源電路設計攻略

　　在多功能智能儀器儀表中，在不同的工作現場，有時需要不同的供電方式。目前來說，在電源的研究方面，冗餘電源和多種供電方式是現在的研究熱點。冗餘技術已經比較成熟，應用也比較廣泛，現在很多儀器儀表都是基於冗餘電源設計的。多種供電方式應用的也比較多，但是把多種供電方式集成於同一電子產品中的還不多。本文實現了兩種供電方式的設計，並使其應用於多功能手持測試終端，有效降低產品的成本，並且為設備維護帶來了方便。

　　總線供電電路

　　總線供電系統就是通過總線給掛在總線的設備提供電壓，本設計能給設備提供5 V、3．3 V和1．8 V的電壓。因為RJ45輸出標準的+24 V，為了得到5 V、3．3 V和1．8 V的電壓，必須進行電平轉換。本設計是通過LM2576-5、ASlll7-1．8和ASlll7-3．3電源轉換晶片，得到所需的電壓。總線供電電路如圖1所示。

　　

　　RJ45提供的24 V電壓通過電阻熔絲，輸入到電壓轉換晶片LM2576-5HV的VIN端，從FOB輸出5 V的電壓VCCl。VCCl經過去耦和濾波後，輸入到電壓轉換晶片ASlll7-1．8V和ASlll7-3．3V的IN端，得到1．8 V的電壓和3．3 V的電壓DVCC。同時，總線供電也可以給鋰電池提供充電電壓，鋰電池充電控制晶片的充電電壓是3．5～7 V，所以可以用VCCl為其充電。具體實現時，在VCCl和MAXlll5的DC輸入之間設計了一個充電開關。當採用總線充電時，把開關打到開的位置；當採用充電適配器充電時，把開關打到關的位置。

　　鋰電池供電電路設計

　　在鋰電池供電系統中，電池輸出電壓經過 TPS60110、 TPS60l00電源晶片，電平轉換後，得到所需的5 V、3．3 V和1．8 V電壓。在充電電路中，MAXl555作為控制晶片。MAXl555通過充電接口和AC適配器電源為單節鋰離子（Li+）電池充電。它不需要外部FET或二極體，可以接受最高7 V的輸入電壓。片上溫度限制簡化了PCB布局，通過優化充電速率，可以在電池狀況和輸入電壓處於最糟糕的情況下不受散熱問題的制約。當達到MAXl555 溫度限制時，充電器並不關斷，而是逐漸降低充電電流。電池充電電路如圖2所示。

　　

　　充電電壓輸入到VCC_PLUG，開始給鋰電池充電，指示燈D1變亮，表明充電完成。

　　為了得到3種規格的電壓（5 V、3．3 V和1．8 V），需要對鋰電池的輸出電壓實行電平轉換，這裡選擇TPS601lO和TPS60100兩款集成DC-DC的電荷泵晶片。TPS60110能輸出5 V±0．2 V的電壓，TPS60100能輸出3．3 V±O．132 V的電壓。兩款晶片具有如下特點：

　　①最高可以輸出300 mA的電流；

　　②具有較寬的輸入電壓範圍；

　　③低功耗輸出時具有能量存儲功能；

　　④能很好地抑制電磁幹擾。

　　TOP3 兩款電源轉換晶片的外圍電路

　　兩款電源轉換晶片的外圍電路比較簡單，只需要在外面配置輸入電容、輸出電容及電感，具體電路如圖3所示。

　　

　　由於系統還需要1．8 V的電壓，所以通過1片ASlll7-1．8V實現1．8 V電壓的轉換。

　　本文較為詳盡地介紹了兩種供電方式的硬體實現過程，重點突出其在手持測試終端中的應用。兩種供電方式的設計，能提供5 V、3．3 V和l．8 V的電壓，滿足了一款智能儀器應用於多工業現場所需的兩種供電方式的要求，在多功能智能儀器儀表的設計中，有著廣闊的應用和市場前景。

　　GPRS無線終端測試系統電路設計

　　基於高性能單片機STM32和GPRS無線通信方案實現了對測試點CMMB網絡覆蓋情況的實時監測，並利用GPS接收器將測試終端的地理位子信息上傳到伺服器端，完成了對監測終端的精準定位。終端板卡供電方式採用太陽能供電系統，保障其在無電源和人員看守的情況下長期穩定的工作。最後通過綜合測試，能實現所有要求的功能，完全滿足本次設計的要求。

　　系統分為測試終端和伺服器端，伺服器端只需要一臺性能良好的個人計算機，而測試終端主要由以下幾個模塊構成：射頻前端模塊模塊、功率測量與存儲模塊、GPS接收器、太陽能供電模塊、處理器模塊及GPRS無線通信模塊。各個模塊主要是通過 STM32微處理器的GPIO口連接與通信。處理器需要對射頻前端的調諧器和解調器進行調諧頻道和解調參數設置，並對RS誤包率、LDPC誤包率等信息進行讀取。CMMB信號調諧器主要是對從天線接收的高頻信號進行調諧輸出中頻信號；CMMB調諧解調模塊主要是對信號進行解調和信道解碼；功率的測量與存儲模塊負責將信號功率轉換為電平信號送給STM32的ADC和將系統設置參數進行存儲，GPS接收器用於獲取監測點地理位子信息，最後處理器通過 GPRS無線模塊將信息發送至伺服器端並從伺服器接收控制命令。系統整體結構如圖1所示。

　　

　　GPS接收器

　　監測終端通過GPS接收器採集監測點地理信息，包括：經緯度、海拔等，測試系統根據得到的GPS信息在地圖的相應位置顯示測試數據。本系統中選用 GTS-4E-00模塊，採用郵票貼片封裝，可適應高溫高溼，電磁幹擾等惡劣工作環境。其簡化的電路圖如圖 2中所示，TXD連接STM32串口1，模塊喚醒端連接PA9，J1為接收天線。

　　

　　該監測系統採用了處理器STM32開發平臺和GPRS無線通信方案，成功地實現了對用戶端CMMB網絡覆蓋情況的實時監測，為廣大工程技術人員提供了一種高效、便捷的監管手段，達到了設計要求。

　　TOP4 解讀ZigBee射頻晶片CC2430應用電路設計

　　電路原理： 使用一個非平衡天線，連接非平衡變壓器可使天線性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容C341和電感L341、L321、L331以及一個PCB微波傳輸線組成，整個結構滿足RF輸入／輸出匹配電阻（50Ω）的要求。內部T／R交換電路完成LNA和PA之問的交換。R221和R261為偏置電阻，電阻 R221主要用來為32MHz的晶振提供一個合適的工作電流。用1個32MHz的石英諧振器（XTAL1）和2個電容（C191和C211）構成一個32 MHz的晶振電路。用i個32．768 kHz的石英諧振器（XTAL2）和2個電容（CA41和CA31）構成一個32．768 kHz的晶振電路。電壓調節器為所有要求1．8 V電壓的引腳和內部電源供電，C241和C421電容是去耦合電容，用來電源濾波，以提高晶片工作的穩定性。

　　硬體應用電路

　　CC2430晶片需要很少的外圍部件配合就能實現信號的收發功能。圖1為CC2430晶片的一種典型硬體應用電路。

　　

　　目前，國內外嵌入式射頻晶片中，CC2430晶片是性能最好、功能更強的一個。它結合了市場領先的Z-StackTMZigBeeTM協議軟體和其他 Chipcon公司的軟體工具，為開發出無接口、緊湊、高性能和可靠的無線網絡產品提供了便利。相信在未來幾年，它的應用將會涉及到社會的更多領域。

　　TC35型無線氣體測試系統硬體電路

　　基於TC35 GSM模塊的CO氣體監測儀的設計，其主要特點是能夠應用SMS進行數據傳遞。對無線通訊模塊TC35進行了詳細介紹，並給出TCC35短消息收發模塊在 CO氣體監測儀中的應用。CO氣體濃度監測儀是用來測量相關環境空氣中CO含量的可攜式智能儀器。目前，國內CO氣體監測儀與控制中心的數據通信最常見的是通過CAN總線、RS485總線或RS232總線來完成。RS232總線的通訊距離是12 m，最大可達15．4 m；RS485總線的通訊距離是1200 m。CAN總線的直接通訊距離最大可達10 km。但無論哪種方式都有距離的限制．而且最終決定了控制中心的固定性。隨著GSM移動通信網絡的迅速普及和競爭的日益激烈．GSM模塊作為一種主要的 GSM網絡接入設備．應用越來越廣泛，並已開發出多種前景樂觀的應用。

　　TC35型模塊是終端的主要功能部件，由GSM基帶處理器、電源專用集成電路、射頻電路和閃速存儲器等部分組成，負責處理GSM蜂窩設備中的音頻、數據和信號，內嵌的軟體部分執行應用接口和所有GSM協議站的功能。基帶處理器包含蜂窩無線部分的所有模，數轉換功能，為滿足GSM、PCS蜂窩用戶市場日益增長的要求．在不用外接電路的情況下就能支持FR、HR和 EFR語音和信道編碼。射頻部分基於SMARTI型電路．模塊內的天線電纜連接到GSC類型的 50Ω 連接器。TC35模塊適合最小功率的GSM蜂窩設備．這種蜂窩設備的應用部分構成人機接口（MMI）。通過串口（RS232）可接入TC35。TC35通過40針ZIF連接蜂窩應用部分，ZIF連接器提供控制數據、音頻信號和電源線的應用接口。終端系統的工作電壓為5 VDC。由於TC35的突發耗電電流峰值可達3 A．故外加穩壓器件必須達到足以提供該額定電流的條件。在該終端中。採用LM2596型開關電源完成12V到5V的轉換．作為TC35終端的電源。必須注意的是。由LM2596完成開關電源轉換需要大功率的電感器和電容器．以提高儲能能力．滿足TC35的耗電要求。

　　

　　CO氣體監測儀系統的結構

　　具有GSM短消息收發功能的可攜式CO氣體濃度監測儀的結構如圖所示。筆者研製的監測儀主要用於公共場所及某些生產車間空氣中CO濃度的監測．採用電池作為供電電源．CO傳感器N1選用日本根本特殊化學株式會社生產的NAP一505型電化學式傳感器。傳感器輸出電流與CO氣體濃度成線性。 A1（OP90）可以保證工作電極和參考電極等電位。傳感器輸出OμA～70μA電流經Aa（OP90）轉換成0 V～O．7 V的電壓，以保證當CO濃度在0「10-3時A3的輸出為0 V～2．5V，以滿足MD轉換器U．I（ADS7822）的輸入要求。OP90具有內部調零電路．允許儀器放大器提供真正的零輸入零輸出操作。NAP一 505的溫度特性用常數B為3 435 K的NTC熱敏電阻器進行補償，溫度經過補償後．其輸出在一10℃」50℃範圍內能夠滿足精度要求。

　　智能無線網絡汽車測試系統硬體電路設計

　　汽車試驗是發現汽車設計開發中各種問題的重要手段，依據試驗結果能對汽車各種性能做出客觀的評價。作為汽車工業的基礎工程之一，汽車試驗在汽車工業的整體發展中發揮了重要作用。汽車性能測試系統是汽車試驗工程的關鍵組成部分，它是由若干相互聯繫、相互作用的傳感器和儀器設備等元件，為實現對汽車各項性能的測試而組成的有機整體，汽車測試系統的性能往往對整個汽車試驗的效用產生重要影響。

　　系統總體結構設計

　　汽車試驗主要包括動力性能、燃油經濟性、操縱穩定性和排放特性等測試項目，主要性能參數有速度、加速度、燃油消耗量、溫度以及操縱穩定性試驗中的動態運動參數等，通過傳感器得到的這些參數的測試信號，經過前端處理模塊處理（整形、濾波、放大等） 後送入C805l-F020微處理器中，在單片機內部進行模數轉換和數據處理後通過串口實現與Zigbee終端節點的連接，再由終端節點在WLAN中將數據發出，Zi-gbee中心節點接收到數據後經串口與上位機進行通訊。中心節點也可將上位機的命令發送給終端節點，控制終端節點執行。系統總體結構框圖如圖1所示。

　　

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　　TOP5 前端處理模塊電路設計

　　傳感器將各種常見的非電量信號轉換為電量信號，一般都較微弱，前端處理模塊將這些信號進行處理後送至單片機的A／D轉換埠。本系統共有8路傳感器信號，包括2路壓變傳感器信號、2路-5～+5 V電壓信號、2路4～20 mA電流信號和2路熱電偶信號的前端處理。其中壓變傳感器信號和熱電偶信號前端處理硬體電路分別如圖2和圖3所示。

　　

　　AD620是一款低成本、高精度儀表放大器，僅需1個外部電阻設置增益，增益範圍為l～10 000。對壓變傳感器信號的前端處理採用AD62-0、AD705組成的放大電路，該部分採用單電源供電，AD705是電壓跟隨器，為AD620提供輸出電壓的零點。將VREF、AGND送至MCU的8位精度AD-Cl的AINl．0、AINl．1埠，利用軟體程序實現該路信號的參考電壓和模擬地的計算。熱電偶傳感器用來測量汽車關鍵部件溫度，其前端處理電路採用OP07的可調增益放大電路。OP07是一種低噪聲、非斬波穩零的雙極性運算放大器集成電路，具有非常低的輸入失調電壓，低失調、高開環增益的特性使得OP07特別適用於高增益的測量設備和放大傳感器的微弱信號等。在對精確度要求不高的場合，OP07的失調電壓可忽略，該電路中R25和R24用來調整系統放大倍數，在選用不同類別的熱電偶時可適當調整兩者的阻值。

　　ZigBee節點模塊

　　汽車測試系統初步採用2個終端節點和1個中心協調器組成星狀網的拓撲結構，3個節點均選用SZ05-ADV型無線收發模塊，Zig-bee終端節點和中心節點通過標準串口分別與C8051F020模塊和PC設備相連接，實現數據的無線傳輸。SZ05-ADV是高性能嵌入式無線收發模塊，其核心器件是 Freescale公司的MCl3213。它是第2代標準ZigBee無線通信平臺，在9 mmx9 mmxl mm 7l引腳LGA封裝中集成有低功耗的2．4 GHz RF收發器和8位微控制器，MCl3213器件具有60 kB的快閃記憶體，MCl32lx解決方案能在簡單的點對點連接到完整的ZigBee網狀網絡中用作無線連接，小佔位面積封裝中的無線電收發器和微控制器的組合使其成為成本效益的解決方案，MCl321x中的RF收發器工作在2．4 GHzISM頻段，和802．15．4標準兼容，收發器包括低噪音放大器，1 mW的RF輸出功率，帶VCO的功率放大器（PA），集成的發送／接收開關，板內的電源穩壓器以及完全的擴展頻譜的編碼和解碼，MCl32lx中的微控制器基於HCS08系列微控制器單元（MCU），HCS08 A版本，高達60 kB的快閃記憶體和4 kB的RAM。

　　SZ05-ADV嵌入式無線通信模塊集成有符合ZIGBEE協議標準的射頻收發器和微處理器，其數據接口包括：TTL電平收發接口、標準串口RS2-32 數據接口，可以實現數據的廣播方式發送和目標地址發送模式。除可實現一般的點對點數據通信功能外，還可實現多點之間的數據通訊。其模塊連接電路如圖4所示。DATA、RUN、NET、ALARM為SZ05-ADV無線通信模塊的4個工作狀態指示埠，分別是數據收發、系統運行、網絡狀態和告警。 SLEEP引腳用來控制系統進入低功耗狀態，低電平進入低功耗，高電平或懸空正常運行。

　　

　　485CTL引腳是485收發控制，模塊485接收時低電平輸出，發送時高電平輸出。CENTER、DEVICE引腳是節點功能配置接口，均為低電平有效，或分別與引腳TIao7、TIao8接跳線帽實現，如這2個引腳都為高電平或懸空則為路由節點。CONFIG引腳是配置接口，低電平有效，或加跳線帽，可在超級終端中進入系統配置狀態。模塊標準工作電壓為DC-5V，正常工作電壓範圍為5～12V。數據接口有RS-232和TTL收發2種接口模式。 RS-232串口為TX2、RX2、SGND三線工作模式，TTL為TX1、RXl兩線工作模式，TTL

　　本文設計的基於 C805lF020和Zigbee無線網絡的汽車測試系統實現了汽車試驗中數據的無線傳輸，簡化了試驗現場布線，提高了試驗效率，實驗證明了該系統取代傳統汽車測試系統的可行性，同時系統的擴展也比較容易，可以實現更多功能。本研究側重於Zigbee 無線網絡的應用開發，可為Zigbee技術在傳感器網絡中的應用提供一定的參考，但局限於軟體程序系統和試驗的電磁幹擾，該系統的同步機制和抗幹擾性能有待於進一步研究。

　　TOP6 物品無線測試終端系統電路設計詳解

　　整個系統的工作方式如下：將DTGS-800 模塊、行程開關、天線和其他輔助電路封裝成一個獨立單元製成定位終端，固定在存放物品貨櫃的開箱口。運輸過程中，當貨櫃密封完好並正常運輸時，此定位終端可以定時向監控平臺發送經緯度、時間等信息；而當貨櫃被非正常開啟時會觸及行程開關，該定位終端可及時向監控平臺發送報警信息和定位信息。

　　定位終端硬體總體框圖如圖2所示。

　　

　　整個定位終端系統包括電源和電池供電模塊、MCU模塊及外圍電路、DTGS-800模塊及外圍電路。由一片單片機來控制具有定位功能的DTGS- 800，它們之間的通信是通過串口來完成的。由於所選單片機和DTGS-800的工作電平都在各自的工作電平範圍之內，所以可以直接互連，無需額外的電平變換電路。

　　電源和電池供電模塊

　　電源供電部分包括兩部分：專門的電池供電和汽車電源供電。整個終端系統使用的是專門的電池供電，在運輸行程較長而導致電池供電不足時，系統電壓檢測電路會發出報警，這時可以轉換成由汽車電源對其進行供電。專門的電池供電。DTGS-800 供電有兩種方法：電池供電（VBATT_INT引腳輸入）和外部供電（VEXT_DC引腳輸入）。當用電池供電時，要求供電電壓VBATT_INT範圍為+4.O V±10%。因此選用的是容量為10Ah、輸出電壓為3.7 V的鋰聚合物電池。由於選擇的單片機是3.3 V供電，故電池在向單片機供電時需加一片LDO（低壓差線性穩壓器）晶片MIC5219，其最小壓差可以達到0.3 V，滿足設計要求。

　　

　　MCU模塊及外圍電路

　　MCU按其存儲器類型可分為無片內ROM型和帶片內ROM型兩種。對於無片內ROM型的晶片，必須外接EPROM才能應用。帶片內ROM型的晶片又分為片內EPROM型、MASK片內掩模ROM型、片內FLASH型等類型，一些公司還推出帶有片內一次性可編程ROM的晶片。MASKROM的MCU價格便宜，但程序在出廠時已經固化，適合程序固定不變的應用場合。MCU選用的是宏晶科技公司的STC12LE5410AD，其工作電壓為3.3 V，便於在所選定的系統電源下工作。這是一款帶A／D轉換的單片機晶片，具有超強抗幹擾的特性，並且具有超低的功耗，正常工作時電流僅為4～7mA，空閒時電流《1 mA。它的工作周期僅為一個時鐘周期，可以大大降低使用的晶振頻率，從而降低EMI。

　　MCU外圍電路包括晶振電路、復位電路、開關檢測電路和電壓測量部分。開關檢測電路用來檢測行程開關的動作，電壓測量部分利用單片機的A／D轉換功能是來測量DTGS-800供電的電池電壓，當檢測到電池電壓不足時會發出報警，此時需將供電部分轉換到汽車電源上。MCU及外圍模塊電路如圖4所示。

　　

　　傳統的GPS定位技術在物流中應用時，除了使用GPS模塊之外，還需要另外使用GSM模塊等其他輔助硬體才能實現定位報警功能。而在本文基於GPSOne 技術的定位終端中，DTGS-800模塊融合了定位、GSM及CDMA網絡服務等多種功能，集成度和性價比高。

　　TOP7 無線環境終端測試系統電路設計方案

　　在整個系統的設計過程中，終點和節點都需要一個主控晶片進行處理。主晶片選用MSP430F5438系列單片機。在信號調製方面採用了OOK調製方案。在高頻功放方面，採用了分立元件自製戊類放大器使用NEC公司的產品2SC3355做功放管。最後確定通信協議方案選擇，設計思想足由檢測終端發起一次信息阿步傳輸，所有的節點根據自己的編號在不同的時隙發送信息，中繼節點自行搜索判斷。通過一系列的選擇和設汁，整個系統的結構設計如圖1所示。

　　

　　圖1 系統整體方案框圖

　　系統以MSP430F5438單片機作為終端和節點的主控晶片，光照探測由光敏電阻來實現，溫度可由單片機內部自帶的溫度傳感器得到。，數據的調製、接收採用串口通信，使用I／O口來控制天線的收發模式。從C3355的datasheet上則三極體的輸出得到集電極的輸出電容，故假設輸出電容是15 pF，阻抗可等效為一個42Ω的電阻與一個15 pF左右的電容並聯。取集電極饋電線圈的電感為10 uH兼作為輸出的諧振同路，此時所需的諧振電容為22.12 pF，所以還需要在集電極到地接入一個（10～22.12）pF的電容，為了便於調諧，採用了一隻5／35pF的可調電容，經過這樣後，三極體輸出為 42n的純阻，然後經過一個42 Ω～16.3 kΩ的三階低通濾波器實現阻抗變換，並且使輸出波形平滑（濾掉載波的高次諧波）。

　　在輸出端接了一個100 nF的隔直電容，這會使得輸出不再是42 Ω的純阻，所以經過PSPICE仿真，進行校準，得到最終的具體參數。

　　

　　圖2 e3355開關狀態功放

　　接收機解調電路分析

　　由於本系統採用的是OOK凋制，所以採用靈敏度高的倍壓檢波。當終端與節點距離較遠時，為了提高接收靈敏度，所以使用了兩級放大，從而在距離較遠的時候也能正常檢測到信號。考慮到在近距離時，在天線線圈接收處加上限幅電路。這樣就保證了在近距離和遠距離時都能夠接收到較好的信號。但是實際上由於在很遠的時候接收到的信號還是很小，這樣就導致了隨著距離的遠近需要改變比較器的參考電平，因此採用一個RC積分保持電路，使得能檢測到最大的峰值，這樣就實現了自適應比較，從而在遠距離時串口依然能夠正確識別信號。

　　為r實現天線的復用，使用一個開關電路來切換收發模式。這個開關電路使用單片機I／O口來控制高速二極體的導通與關斷來實現切換的。

　　

　　圖4發射電路

　　

　　圖5接收電路

　　將欲傳輸的信息通過串口輸出的電平控制本振的開斷從而實現OOK調製，後級使用丙類功放發射，接收端節點將天線上的信號進行放大，然後倍壓檢波，通過自適應比較器解調出數據，最後再向終端回傳環境信息。

　　TOP8 解讀一種採用NE567接近無線探測器電路

　　具有一個AM鎖定檢測和輸出驅動電路內置PLL電路。NE567的主要功能是推動負載（通常為LED）時，在其探測波段的頻率是在IC的輸入。中心頻率，頻段輸入，輸出延遲等可以使用外部元件編程。

　　NE567音解碼器/PLLIC電路

　　NE567是具有一個AM鎖定檢測和輸出驅動電路內置PLL電路。NE567的主要功能是推動負載（通常為LED）時，在其探測波段的頻率是在IC的輸入。中心頻率，頻段輸入，輸出延遲等可以使用外部元件編程。NE567集成電路的功能包括0.01Hz至500kHz的頻率範圍內，高度穩定的中心頻率，可編程帶寬，高噪聲抑制，可吸收輸出百毫安的，外部可調VCO頻率等NE567，常見的應用是高度免疫的誤觸發，雙音頻解碼，遙控器，超聲波控制，監測頻率等。

　　NE567接近探測器電路

　　

　　一個簡單的接近探測器電路採用NE567在這裡顯示。第8針是內部輸出驅動電路IC內部的輸出終端。此引腳變為低電平時，輸入頻率的IC（PIN3）在檢測帶。電阻R7和電容C4設置的振蕩頻率。這些振蕩是在5腳和它耦合到終端的組裝起來使用電容C3挑。候機樓B拿起通過電容C1的電晶體Q1的基振蕩，和夫婦。Q1和Q2形成了一個兩階段的集電極基極偏置2級放大器。R1和R4是基地偏置電阻，Q1和Q2的集電極。C2的夫婦輸出第一階段到第二階段。拿起信號，從而放大並應用於IC的輸入引腳（PIN3）通過電容C7。5233形成輸出濾波電容器和電容C5決定接收信號的頻帶寬度。C9是由電源旁路電容。C2和R2提供了一個VCO信號的相移與此相移信號從IC由IC檢測。當一些附近的成立大會，其終端的變化之間的電容挑對象。這種電容的變化而變化的頻率，IC檢測到這一變化，並顯示指示。電阻R8限制輸出LED電流。

　　解讀ZigBee無線終端溫度測試系統電路

　　隨著人們生活水平的提高，食品的安全衛生越來越受到人們的重視。每年技術監督部門都要對全市各冷庫食品進行抽檢，檢查後發現市民每年消費的農產品及其他易腐食品中有很大部分就是因為冷藏、冷凍未達到要求而變質的，因此對冷庫溫度的實時監測對於貯藏品的質量保證顯得尤為重要。由於ZigBee應用的低帶寬要求，ZigBee節點可以在大部分時間內為睡眠模式，以節省電池能量。當接收到廣播信標時被喚醒並迅速發送數據，然後重新進入睡眠模式。 ZigBee可以在15毫秒或更短的時間內由睡眠模式進入活動模式，因此即使處於睡眠的節點也可以實現低時延的目的。

　　系統硬體電路設計

　　單個冷庫溫度無線監測系統的下位機主要是由單片機與溫度傳感器、無線射頻收發器、鍵盤電路、顯示電路、時鐘電路等構成，上位機由單片機與無線射頻收發器構成。下面將主要介紹上述幾個模塊的電路設計。上位機與下位機的單片機AT89C51的最小系統均如圖3所示，圖中外接晶體以及電容C2、C3構成並聯諧振電路，它們起穩定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為30PF左右，晶振頻率選6MHZ。外接復位信號採用的是上電復位和手動復位的結合。

　　

　　本系統為多點溫度測試，溫度傳感器DS18B20既可寄生供電也可外部電源供電。為了儘可能減少使用單片機的I/O口，我們採用外部電源供電方式。同時注意單總線上所掛接的DS18B20的數目不宜超過8個，否則需考慮總線驅動問題。其硬體連接電路如圖4所示：

　　

　　XBee Pro模塊自帶軟體包，可以直接實現點對點的無線通訊，但需要提前將XBee Pro模塊進行匹配，才能實現數據的無線通訊功能。因為單片機管腳電壓為5V，而XBee Pro模塊的管腳電壓為3.3V，故若將兩模塊連接需使用光電隔離。其中上位機與下位機分別都有XBee Pro模塊與單片機的連接，其硬體連接均如圖5，設計採用的是獨立式鍵盤，以查詢方式工作。直接用I/O口線構成單個按鍵電路，每個按鍵佔用一條I/O口線，每個按鍵的工作狀態相互不會產生影響，其接口電路如圖6所示：

　　

　　TOP9 獨立式鍵盤電路設計

　　P2.1口表示起動鍵，起動系統工作。P2.2口表示停止鍵，停止系統工作。P2.3口表示通道切換鍵，選擇要觀察的那路溫度。P2.4口表示設限鍵，設定系統工作環境的範圍。P2.5口表示加一鍵，數字「+」鍵，按一下則上限溫度設定值加1。P2.6口表示減一鍵，數字「—」鍵，按一下則下限溫度設定值減1。

　　

　　顯示電路採用的是如圖7所示的共陰極七段數碼管，顯示方式為節約硬體資源的動態掃描方式。

　　

　　DSl337是一種超小型的串行實時時鐘晶片，除了具有其他時鐘晶片所具有的記錄秒、分、時、星期、日、月、年，鬧鐘，可編程方波輸出外，最大的特點是體積小，連線少，性能良好。下位機單片機AT89C51與串行時鐘DS1337的硬體連接如圖8所示（其中R1=R1=R3=R4=3K）：

　　

　　NE56604能為多種微處理器和邏輯系統提供復位信號，其門限電平為4.2V。在電源突然掉電或電源電壓下降到低於門限電平時，NE56604將產生精確的復位信號。要實現上位機單片機的輸出信號與監測單元PC機的通訊，通常利用監測單元PC機配置的異步通信適配器，通過MAX232電平轉換器即可實現。其電平轉換電路如圖10所示：

　　

　　低溫有毒的環境中解脫出來，為企業節約人力成本，又可以方便我們隨時對其現場環境溫度進行監控。毫無疑問，在監溫系統中應用無線傳感器技術以及適於它的 ZigBee無線通信協議，是現在及將來冷庫溫度監控的研究熱點並具有廣泛的應用前景。本文介紹了冷庫溫度無線監測系統，採用了近年發展起來的 ZigBee無線通信技術，在數據傳輸時，一旦建立了數據傳輸鏈路，後續的數據幀傳輸就可以直接採用CSMA.CA機制，點對點沿樹傳輸直到完成所有數據幀的傳輸。