ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的个人LAN协议，这是一种低功耗，低功耗的无线网络通信技术。文提出了一种基于ZigBee高频无线核心网节点和51个核心的硬件设计方法，以及每个组件模块的设计原理。设计基于Chipcon CC2430，可应用于基于ZigBee协议的各种软件和硬件开发。年来，无线传感器网络技术发展迅速：由于2.4 GHz通信频段的自由和开放特性，基于该频段的各种通信协议（例如Wi-Fi和蓝牙已被开发并广泛使用。ZigBee是基于IEEE802.15.4的低功耗家庭网络协议，基于2.4 GHz频带，这是一种低功耗，低功耗无线网络通信技术。射频通信领域，例如区域定位，视线数据传输，物联网标签，汽车无线电子设备等。
Chipcon ZigBee产品系列所代表的SOC（基于芯片的系统）也正在日趋成熟。此，设计一种性能稳定，功能完善的低成本开发系统一直是相关研究的重要内容。文介绍了基于ZigBee和51内核的基于无线电的无线传感器网络节点的硬件设计。设计基于Chipcon的CC2430芯片，该芯片满足ZigBee协议的物理层要求，并集成了具有良好开发潜力的低成本51核微控制器。设计采用模块化设计方法，可以应用于基于ZigBee协议的各种软件和硬件。文将详细介绍每个模块的设计方法和原理。系统通常分为两部分：第一部分是控制器部分和RF模块，第二部分是外围扩展电路部分。体的系统架构如图1所示。控制电路是整个系统的核心，它负责整个节点的总体规划和控制。
虑到设备操作维护的便利性，系统集成性等特点，主控制电路除具有数据处理能力外，还可以存储一定数量的数据。设计以基于ZigBee技术的CC2430 RF芯片为核心。器件将51核MCU控制器与一个RF收发器集成在一起，因此控制器模块和RF模块部分处于全局设计模式。时，该芯片还具有FLASH存储器，可以轻松存储数据。装置体积小，性能稳定，计算速度快，扩展能力好。可以更好地满足设计的各种需求。这种设计中，主控制单元支持诸如设备扩展和控制，A / D转换以及数据传输之类的功能。CC2430是高度集成的SOC系统，具有紧凑的I / O端口和可复用功能，因此有必要在设计中尽可能多地注册I / O端口，并在必要时进行扩展。时，恒温阀芯设计还应包括在线下载和调试功能，以满足工程应用程序的需求。CC2430具有21个数字输入/输出端口引脚P0，P1和P2。些都是8位I / O端口。个端口均可单独配置为通用或外部输入/输出。了两个高输出端口P1_0和P1_1之外，其他端口都用于输出。该设计相关的I / O端口由插件形式保留，以方便它们在不同场合下的使用和开发，如图2所示。CC2430设计具有调试和下载功能。线，可以根据需要自由配置。试接口CC2430的示意图如图3所示。
接口由调试接口引脚P2.2和P2.1组成，分别用作调试信号和调试时钟引脚。CC2430晶体为两阶段设计，一个阶段为32 MHz，另一个阶段为32.768 kHz。CC2430（PM0）工作模式下，两个晶振必须一起工作：在PM1和PM2（省电模式）功率模式下，仅32.768 kHz晶振工作；在PM3模式下，它们都被关闭。时，在引脚RBIAS1和RBIAS2（22、26引脚）上需要一个外部精度电阻为1％，用于为32 MHz晶振提供精确偏置电流的特定电路如图所示。4. CC2430具有上电复位功能，也可以手动复位。需将第十个RESETn引脚强制为低电平即可完成复位。CC2430 RF模块的设计如图5所示。该设计中，除了为CC2430引脚P2_3和P2_4保留的外部晶体振荡器外，引脚P0_0至P2_2均用作接口。RF输入和输出为高阻抗差分，引脚为RF_n和RF_p。设计使用单极天线，为了获得更好的通信性能，应使用不平衡变压器来获得阻抗匹配。图5所示，分立器件L321，L331，L341和C341形成平衡-不平衡转换器，恒温阀芯从而允许差分输出连接到单极天线。于天线与RF引脚相距一定距离，因此从天线到RF引脚的返回线需要阻抗匹配。于它是单极天线，因此适配阻抗为50Ω。抗的这一部分由不平衡变压器和用于印刷电路的微带传输线组成。
Λ是印刷电路传输线的微波波长，对应于λ/ 2的阻抗匹配。XRX_SWITCH是模拟功率输出引脚，为放大器提供校准电压。CC2430内部的低噪声（LNA）和功率放大器（PA）。引脚必须通过外部直流电路连接到引脚RF_n和RF_p。CC2430处于接收状态时，TXRX_SWITCH内部接地以向LNA提供偏置电压，并且该引脚上存在低电平；当芯片处于发送状态时，TXRX_SWITCH内部连接到电源电压，以向PA提供偏置电压。以高水平测量。外，电路的外部天线使用SMA接口。CC2430为核心的无线传感器网络节点可以配备当前使用的相应外围电路，包括外部电源电路，显示和按钮电路，串行端口和USB通信电路。
过这些电路，可以相应地开发RF和主控制模块。设计的电源电路主要由TPS79533低压稳压器及其外围组件组成。TPS79533提供3.3V的输入电压，范围为2.7至5.5V，具有高抑制比，极低的噪声，良好的电压线性度和瞬态充电效果，以及小的电压漂移。体电路如图6所示，液晶显示电路可以采用128×64点阵液晶显示器，同时备份I / O端口资源主控芯片采用74HC595d串并转换芯片。体电路在图7中示出，为了使LCD屏幕具有合适的背光亮度，可以在设计中使用诸如9015的相应放大管来驱动LCD。LCD背光显示。种设计可以通过按钮电路调整各种参数，并通过液晶显示电路调整显示。图8所示，键盘具有上，下，左，右，右按钮，并且具有输出6，方向按钮电路是分压电路，并且分压值被输入到端子。CC2430的P0.6。I / O端口具有A / D转换功能，键盘功能可以通过软件执行，从而节省了I / O端口的资源，通讯电路负责传输和传输。节点和PC之间接收数据，以实现诸如下载和调试数据的功能。CC2430采用RS232通讯模式，具体电路如图9所示，该设计采用传统的RS 232电路，控制芯片采用广泛使用的SP3223E，其RXD1和TXD1引脚可以直接连接到P0引脚。.24和CC2430的P0.3。要说明的是，在实际使用中，用户经常使用笔记本电脑进行节点的在线调试和下载程序，笔记本电脑通常没有串口，需要USB转换电路。
-外部RS232。者发现，在选择转换电路时，市场上有基于PL2602，SP3223E和其他器件的转换电路。管PL2602价格便宜，但它不适合CC2430的高速传输。管SP3223E较为昂贵，但它更好地支持CC2430，这在实际使用中也需要。于以CC2430为核心的无线传感器网络节点在2.4 GHz的高频环境下运行，因此对电磁干扰的要求很高。线传感器网络节点的电路板也满足特定的设计要求。于RF模块的高工作频率，因此可以根据IT文档在特定的印刷电路设计中使用两层印刷电路板。果要减小PCB的尺寸，还可以使用4层印刷电路设计。
果使用两层印刷电路设计，则顶层用于元件放置和信号连接，并且铜线应覆盖较大面积以减少干扰。源对滤波器的要求很高：去耦电容器必须放置在尽可能靠近电源引脚的位置，并通过单独的过孔连接到印刷电路板的接地层。片的接地引脚使用单独的过孔尽可能靠近外壳引脚，以减少干扰。部组件越小，应使用表面贴装设备越好，具体设计可以使用0603或0402外壳的芯片组件。刷电路，必须避免RF电路。统必须使用大规模接地方法来消除干扰。刷电路的下层可以被设计为接地平面。文档概述了无线传感器网络的组件，基于CC2430的无线传感器网络节点及其设备扩展电路的硬件设计和实现方案，以及设计方案和解决方案。个硬件模块的工作原理。
中，详细介绍了控制器和RF模块电路以及外围扩展电路，包括外部电源电路，液晶显示电路和键盘，通信电路以及在卡的设计中要注意的相关技术要点。设计在实际使用中具有稳定的性能和良好的操作，对于基于2.4 GHz频带的相同类型的高频电路设计至关重要。
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