ZigBee 技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術,主要適用于自動控制和遠程控制領域,是為了滿足小型廉價設備的無線聯網和控制而制定的。ZigBee 是一種用于無線連接的全球標準,標準建立的重點是可靠性、低成本、長電池壽命和容易應用。不僅是簡單的線纜互連的替代方案,而且能在不同ZigBee 設備之間“即連即用”的建立無線網絡,方便的實現數據通信、交換,同時具有低功耗、較高數據傳輸速率、低成本等特點。利用Zighee 技術的低功耗無線傳輸和自組網功能,可以實現“隔離監護”、“動態監護”.ZigBee 技術與局域網、互聯網技術相結合,還可以實現“遠程監護”、“家庭保健監護”,是實現無線病房呼叫服務的理想選擇。
采用本方案設計的好處是硬件平臺只需要十分少的外部元器件和設備,相應的需要的元器件就成本低,并且該平臺可以穩定的運行。由于便攜終端采用電池供電,同時低功耗也是ZigBee 系統應用成功的關鍵,所以低功耗自然也是本系統設計所追求的目標。為了最大程度地降低系統的功耗,從硬件設計角度考慮,我們在硬件方面采用以低功耗而聞名的TI 公司的MSP430 系列處理器,無線收發芯片采用毫安級別的CC2420 芯片,兩者組合的硬件平臺在功率消耗方面表現十分出色;從軟件設計角度考慮,也可以利用好MSP340F4618 芯片的節電模式,根據需要采用看門狗、中斷以及定時器的方式來喚醒設備進入正常的工作狀態,其余的時間設備都處在幾乎不消耗電能的睡眠狀態以降低系統功耗。
系統呼叫模塊硬件設計
我們根據實際的應用需求設計出電路的總體結構,從功能模塊角度劃分可以分為幾個部分:MSP430 模塊、RS232 模塊、顯示模塊,聲光報警和鍵盤模塊。其中射頻芯片采用的是Chipon CC2420,微控制器采用的是TI 公司的MSP430FG4618,輸入設備是按鍵,輸出設備有LED 和液晶顯示芯片,與外界接口有RS232 和JTAG,上述設備可以滿足需要并可支持功能擴展。CC2420 和MSP430FG4618 都采用電池供電。硬件結構框圖如圖3-1 所示。
圖 3-1 硬件總體結構
MSP430 模塊是整個系統的核心部分,本文設計的呼叫模塊是由MSP430FG4618 和外圍電路構成。圖3-2 給出了MSP430FG4618 的核心電路,包括JATG 接口、復位電路、電源和時鐘電路。同時,將沒有用到的芯片引腳引出放置到電路板的邊緣,方便以后需要的時候進行擴展。
圖 3-2 MSP430FG4618 最小系統電路圖
為了能夠進行串行調試,協調器節點和主機通過RS232 接口進行連接,RS232 可以提供多種不同速率的低速通信。RS232 采用負邏輯,即:邏輯“1”為-5V~15V,邏輯“0”為+5V~+15V,噪聲容限為2V.由于RS232 電平與單片機電平不兼容,需要用到電平轉換芯片MAX232 將RS232 的負邏輯電平轉換成TTL 的正邏輯電平,電路設計如圖3-3 所示。
圖 3-3 RS232 接口電路
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