基于ZigBee技术的无线数据采集系统 - 图文(10)

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就能开发出功能强大的数据库应用程序，这些主要依赖于C++Builder众多的数据库感知控件和底层的BDE数据库引擎。C++Builder除了支持MicroSoft的ADO（Active Data Object）数据库连接技术，还提供了一种自己开发的成熟的数据库连接技术——BDE（Borland Database Engine）数据库引擎。

4．C++Builder具有强大的网络编程能力

C++Builder具有众多的Internet应用程序开发控件，如WebBroker，CppWebBroswer，WinSocks等，它们基本含盖了Internet应用的全部功能，利用它们程序员可以方便地建立自己地Internet应用程序。

2.6 本章小结

正如前章所述,采用传统的有线方式传输数据的采集系统在应用时容易受到布线、采集对象的运动性等条件的限制,无线通信技术的日益成熟为解决这一问题提供了有效的途径。本文的目的是设计一个功耗低、数据传输稳定可靠且对数据传输速率要求不高的无线数据采集系统,并构建一个小型的无线数据传输网络,用于工业现场的无法布线环境下的采集数据。为达到这个目标,本章对整个系统进行了整体的规划，首先分析了系统设计的原则、系统的性能要求，提出了系统的整体设计方案，讲述了系统中用到的关键技术，并对系统中需要用到的关键器件进行了比较选择，确定系统的开发方法和开发工具。

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第三章 系统硬件设计方案

3.1 ZigBee网络节点硬件设计概述

本章主要介绍ZigBee网络节点硬件设计，节点应用软件设计部分将在下一章中进行介绍。节点硬件结构框图如图3.1所示，为了实现网络中的节点硬件平台，将硬件设计分为两大部分：无线传输模块及测试模块，无线传输模块作为节点间的数据接口，测试模块用于网络功能及性能测试。测试模块中采用RS232串口转换电路，其设计目的是实现PC绑定数据、用户数据命令、节点信息及网络信息数据等数据或命令的传输，从而形成了节点应用软件平台与协调器节点上位机软件平台之间的接口。

测试模块PC机 或者是采集终端RS232串口电路供电电路OLED显示电路晶振电路测试电路复位电路无线传输模块接口电路电源滤波电路天线电路入网指示电路CC2430图3.1 硬件结构框图 Fig.3.1 Hardware block diagram

3.2 CC2430无线单片机简介

3.2.1 CC2430芯片的主要特点

Chipcon公司生产的无线片上系统（SOC）CC2430芯片，可以满足以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段应用对低成本，低功耗的要求。它结合一个高性能2.4GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。考虑到协议栈，网络和应用软件的执行对MCU处理能力的要求，CC2430包含一个增强型工业标准的8位8051微控制器内核，运行时钟32MHz。由于更快的执行时间和通过除去被浪费掉的总线状态的方式，使得使用标准8051指

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令集的CC2430增强型8051内核，具有8倍的标准8051内核的性能。CC2430的内部框图如图3.2所示。

RF前端FlashRAM8051MCUADCPIOZigBee协议栈PHY层MAC层图3.2 CC2430的内部框图 Fig.3.2 Internal structure of CC2430

CC2430芯片的主要特点如下[18]： ? 高性能和低功耗的8051微控制器核。

? 集成符合IEEE802.15.4标准的2.4 GHz的 RF无线电收发机。 ? 优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性。

? 在休眠模式时仅0.9μA的流耗，外部的中断或RTC能唤醒系统；在待机模

式时少于0.6μA的流耗，外部的中断能唤醒系统。 ? 硬件支持CSMA/CA功能。 ? 较宽的电压范围（2.0～3.6 V）。

? 数字化的RSSI/LQI支持和强大的DMA功能。 ? 具有电池监测和温度感测功能。 ? 集成了14位模数转换的ADC。 ? 集成AES安全协处理器。

? 带有2个强大的支持几组协议的USART，以及1个符合IEEE 802.15.4规

范的MAC计时器，1个常规的16位计时器和2个8位计时器。 3.2.2 CC2430外围参考电路[27]

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图3.3 CC2430参考外围电路图 Fig.3.3 CC2430 external circuit

3.3无线传输模块设计

无线传输模块电路包括CC2430芯片及其外围电路，由于CC2430将8051内核与无线收发模块集成到一个芯片当中，因而简化了电路的设计过程，省去了对单片机与无线收发芯片之间接口电路的设计，缩短了研发周期。该电路设计原理图如图3.4所示。其原理图主要包括接口电路、3.3V和1.8V电源滤波电路、芯片晶振电路、天线电路、入网指示电路及复位电路6部分。其余电路均参照CC2430的参考设计来完成。

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图3.4 CC2430无线传输模块原理图 Fig.3.4 CC2430 wireless module schematics

接口电路：采用一个16脚排针和一个10脚的排针，10脚排针引出的引脚主要用于程序的烧写，16脚排针引出的引脚主要是方便无线模块扩展，这两个排针将CC2430所有的21个I/O功能定义，增加无线模块的通用性。

电源滤波电路：为得到更好的电源性能，选择了合适的去耦电容（如C11，C101，C371等）对电源进行滤波，该部分电路参考Chipcon公司滤波电容组设计。

芯片晶振设计：CC2430工作需要两个时钟晶振，第一个为32MHz，为无线收发时钟；第二个为32.068KHz，为休眠模式提供时钟。C191和C211为32MHz晶振的负载点电容，电容值取决于负载电容的大小。C191和C211的典型值为27pF。

天线电路：电路中采用非平衡天线加上一个非平衡变压器构成一个天线电路。电路中的非平衡变压器是由L1、L2、L3和C2组成，其中，L2和L3匹配

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