危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的復(fù)合無線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
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1．2．2 溫濕度傳感器
本課題選用瑞士Sensirion生產(chǎn)的SHT75溫濕度傳感器，這是一款數(shù)字式傳感器，具有體積小、功耗低的特點(diǎn)。該傳感器包括一個(gè)電容式聚合體測(cè)濕元件和一個(gè)能隙式測(cè)溫元件，并與一個(gè)14位的A／D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路在同一芯片上實(shí)現(xiàn)無縫連接。該芯片通過兩線制的串行接口與微處理器通信。SHT75芯片和微處理器的連接電路如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/162265.htm
1．2．3 CO2傳感器
本課題選用Telaire公司的6004型CO2傳感器，該傳感器具有以下特點(diǎn)：功耗低、壽命長(zhǎng)、測(cè)量范圍廣、精度高、響應(yīng)時(shí)間快、數(shù)字量輸出。輸出的數(shù)字量通過TXD、RXD接口連接到微處理器的MOSI、MISO接口。6004和微處理器的連接電路如圖4所示。
將以上單元電路組合，即完成了復(fù)合傳感器的硬件設(shè)計(jì)。更多的傳感器可以根據(jù)類似的方法進(jìn)行添加，本文不再闡述。
1．3 微處理器及無線收發(fā)單元設(shè)計(jì)
本課題選用TI公司的CC2430芯片來控制整個(gè)復(fù)合傳感器節(jié)點(diǎn)的工作和數(shù)據(jù)傳輸。CC2430芯片保持了CC2420所包括的卓越射頻性能，包括超低功耗、高靈敏度、出眾的抗噪聲及抗干擾能力。它所包含的MCU為增強(qiáng)型單周期8051微控制核，另外還包括了許多強(qiáng)大的外設(shè)資源，如DMA、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、8～14位ADC、USART、21個(gè)可編程I／O引腳等。它的時(shí)鐘源可以選取外部晶振或內(nèi)部RC振蕩器。本課題采用兩個(gè)外部晶振，工作時(shí)鐘選用7．372 8 MHz晶振；實(shí)時(shí)時(shí)鐘選用32．768 kHz晶振。
CC2430無線收發(fā)模塊核心部分是CC2420射頻收發(fā)器，該射頻收發(fā)器符合2．4 GHz IEEE 802．15．4標(biāo)準(zhǔn)，擁有104 dB鏈路預(yù)算，-101 dB的接收靈敏度和3 dB的傳輸功率，片內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的緩沖為128字節(jié)，正好滿足IEEE 802．15．4協(xié)議規(guī)定的最大幀長(zhǎng)度127字節(jié)的要求，發(fā)送時(shí)需要加2字節(jié)的CRC16校驗(yàn)碼。
微處理器及無線收發(fā)單元硬件原理圖如圖5所示。本課題對(duì)于模擬部分設(shè)計(jì)，為了降低其他部分的干擾，提高RF性能，需要采取抗干擾措施。例如，模擬電源輸入端增加磁珠或電感；濾波用的電容要盡量靠近芯片。
另外，要注意阻抗匹配，CC2420射頻輸入／輸出匹配電路主要用來匹配芯片的輸入／輸出阻抗，使其輸入輸出阻抗為50 Ω，同時(shí)為芯片內(nèi)部的PA及LNA提供直流偏置。
1．4 電源單元設(shè)計(jì)
電路采用電池供電方式，電源電路如圖6所示。其中的低壓差線性調(diào)壓器(LDO)選用LM1117芯片，該芯片可提供4個(gè)固定電壓輸出(1．8 V、2．5 V、2．85 V、3．3 V)，具有電流限制和熱保護(hù)功能。電池提供的5～9 V電壓經(jīng)過LDO降壓后電壓穩(wěn)定輸出3．3 V供應(yīng)給整個(gè)系統(tǒng)使用，D1用來指示電源供電情況。
評(píng)論