基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備的製作方法
2023-06-15 02:05:21 1
基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，其包括MCU主控電路、無線通信模塊電路、信號收發處理電路、按鍵模塊電路、顯示模塊電路、串口通信電路、USB下載電路、調試電路、存儲電路、IO口擴展電路和電源模塊所述的設備採用MSP430FG439+A7153+RFX2411的遠程無線收發方案，不僅改變了傳統的Zigbee無線通信方案，使得MCU不再綁定在射頻收發晶片中，增強了系統的靈活性以及MCU的處理能力，易於實現外圍設備的擴展；另外，A7153的應用還降低了設備複雜度，節省元器件，降低成本，並大大降低了MCU的負擔及功耗；而REX2411的應用則有效增大了信號發射功率，降低了系統的噪聲係數NF，延長了無線信號傳輸距離。
【專利說明】基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於無線通信的【技術領域】，更具體的說，本實用新型涉及一種基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備。
【背景技術】
[0002]對於家庭控制、工業自動化等應用來說，現在常用的無線通信方案有W1-Fi，UffB,IrDA, NFC以及ZigBee技術。W1-Fi的傳輸速率快，可達到百米，但是成本高、功耗大；UWB的傳輸速率高，發射功率低，但通信距離短；藍牙傳輸速率高，但傳輸範圍小，節點功耗大；IrDA傳輸距離較短，而且只能同時連接兩臺設備，無法進行靈活組網；NFC傳輸距離短。而ZigBee技術在無線通信應用領域具有低成本、低功耗、低複雜度的特點。
[0003]Zigbee晶片的種類已經越來越多，如使用較廣泛的CC2530，以及MC13192、AT86RF230、MRF24J40，而這些晶片都有一個共同特點，即晶片本身帶有MCU，由於晶片本身既要負責信號收發又要負責信號處理，這就導致MCU的處理能力很有限，功耗大，而且功能擴展能力也較差。其次，在應用這些晶片進行無線通信研究時，由於晶片本身的發射功率都很小，加上其接收靈敏度也固定在一定的範圍之內，這樣就限制了無線傳感器網絡的通信距離，實際的傳輸距離也只有幾百米不等。而有些特定的場合中，要求無線通信節點間的距離要有IKm或者更遠。
實用新型內容
[0004]為了解決現有技術中的上述技術問題，本實用新型的目的在於提供一種基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備。本實用新型所述的設備不僅能夠實現遠程無線有效接收信號及發送信號，而且還減少了設備成本，降低了裝置複雜度。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型採用了以下技術方案:
[0006]一種基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，用於遠程無線接收各類傳感器所採集的信號以及遠程無線發送指令信號，其包括MCU主控電路、無線通信模塊電路、信號收發處理電路、按鍵模塊電路、顯示模塊電路、串口通信電路、USB下載電路、調試電路、存儲電路、IO 口擴展電路和電源模塊；所述的MCU主控電路分別與無線通信模塊電路、按鍵模塊電路、顯示模塊電路、串口通信電路、USB下載電路、調試電路、存儲電路、IO 口擴展電路和電源模塊11相連；所述的無線通信模塊電路分別與MCU主控電路、信號收發處理電路、IO 口擴展電路、電源模塊相連；所述的信號收發處理電路分別與無線通信模塊電路和電源模塊相連；所述的顯示模塊電路分別與MCU主控電路和電源模塊相連；所述的串口通信電路分別與MCU主控電路和電源模塊相連；所述的USB下載電路分別與MCU主控電路和電源模塊相連；所述的IO 口擴展電路分別與MCU主控電路和無線通信模塊電路相連；所述的電源模塊分別與MCU主控電路、無線通信模塊電路、信號收發處理電路、顯示模塊電路、串口通信電路和USB下載電路相連。
[0007]其中，所述的MCU主控電路核心處理器選用MSP430FG439。MSP430FG439是一款具有超低功耗的MCU，在可攜式測量應用中延長了電池壽命，具有面向各種應用的不同外設集架構，允許喚醒低功耗模式，具有16位寄存器和常數發生器、數控振蕩器(DCO)、配置A/D轉換器，雙12位D/A轉換器、三個可配置的運算放大器，一個同步/異步通信接口(USART)、DMA和液晶顯示(IXD)驅動器。MSP430FG439主要用於傳感器採集數據的處理、接收、發送，可以將接收的數據進行處理以後通過RS232串口通信傳至上位機PC進行相關操作，也可以將上位機傳來的指令信號經無線通信模塊、信號收發處理電路發送出去達到遠程控制設備的目的。
[0008]其中，所述的無線通信模塊電路核心處理器選用A7153，A7153是一款高性能，低功耗的2.4GHz IEEE802.15.4收發器(直接序列擴頻在IEEE802.15.4定義的)。它集成了 PHY和MAC功能的單晶片解決方案。A7153集成了低噪聲放大器(LNA)，混頻器，片上濾波器，功率放大器(3.5dBm)，頻率合成器和基帶數據機，A7153主要用於無線信號的接收和發送處理。
[0009]其中，所述的信號收發處理電路3核心處理器選用RFX2411，RFX2411是一個完全集成的射頻前端單晶片，集成了所有的RF功能所需要的ZigBee應用。RFX2411架構集成了PA，低噪聲放大器(LNA)，發送和接收切電路，相關的匹配網絡。它還包括旁路模式，以提高系統的靈活性。此晶片專為使用2.4GHz ISM頻段，支持802.15.4ZigBee標準。RFX2411具有簡單和低電壓CMOS控制邏輯，集成了 PA功率檢測電路，RFX2411的作用主要是通過功率放大增大發射功率、降低系統噪聲係數NF，改善無線信號傳輸性能，提高信號接收靈敏度。
[0010]其中，所述的按鍵模塊電路選用5個按鍵經上拉電阻與所述的MCU主控電路相連，主要作用是輔助系統完成復位功能、設定全功能設備狀態為路由器、協調器或者傳感器節點功能以及設置數據的發送和接收功能。
[0011]其中，所述的顯示模塊電路5由5個LED指示燈以及I個IXD液晶顯示屏組成，IXD顯示屏採用JXD1602E，並通過2個NPN三極體MJE13003組成電路控制IXD背光燈的開與關，LCD液晶屏主要用來顯示全功能設備為協調器或者路由器時的工作狀態信息以及接收、發送數據的信息。LED指示燈部分主要用來指示設備工作狀態。
[0012]其中，所述的串口通信電路6採用I個PNP三極體、I個NPN三極體、5個電阻、I個電解電容以及2個二極體組成電路作為TTL電平與RS232-EIA電平轉換電路，採用此種電路代替傳統電平轉換晶片，電路簡單，成本低廉，易於實現TTL電平與RS232-EIA電平之間的轉換。
[0013]其中，所述的USB下載電路轉換晶片選用CH341T，CH341T是一款提供異步串口、列印口、並口和同步串行口的轉換晶片，在UART模式下，CH341T提供了交互式的速率控制信號，如串口發送使能，串口接收準備等，還提供常用的MODEM通信信號，CH341T還支持一些常用的同步串行接口，如 2 線(SCL, SDA)和 4 線接口 (CS，SCK，MISO/CLK/SDI/DIN 和 MOSI/SD0/D0UT)，CH341T主要結合MCU完成USB功能，用於下載程序設置全功能設備的工作狀態是路由器還是協調器。
[0014]其中，所述的存儲電路核心晶片選用AT45DB161，AT45DB161是一款串行接口的FLASH存儲器，AT4OTB161支持RapidS串行接口，適用於要求高速操作的應用，RapidS串行接口兼容SPI，最高頻率可達66ΜΗζ，ΑΤ4?Β161的存儲容量為17，301，504位，AT4OTB161還包含2個512/528位元組的SRAM緩衝區，DataFlash通過RapidS串行接口順序訪問數據，簡單順序訪問機制極大的減少了有效引腳的數量，AT4OTB161低功耗的特點適合本系統需要，在此作用主要是作為MCU的外擴存儲器，擴展MCU的存儲能力，提升MCU的性能。
[0015]其中，所述的IO 口擴展電路10包括M⑶擴展以及A7153擴展，主要用於連接各類型傳感器及開關設備，使全功能設備作為傳感器節點時功能不單一。
[0016]其中，所述的電源模塊提供兩組供電方式，一是外接直流5V電源轉3.3V方式，此方式中採用電阻電容及NPN三極體、二極體組成5V轉3.3V電路，採用此種電路穩壓性能良好，可有效降低成本，二是直接電池供電方式，電源模塊主要用於為系統供電，保證系統正常運行。
[0017]所述的基於上述Zigbee的遠程無線收發全功能設備的收發方法如下:所述的MCU主控電路通過所述的IO 口擴展電路10連接各類型傳感器及開關，所述的無線通信模塊電路核心處理器A7153，此模塊作為所述的MCU主控電路與所述的信號收發處理電路的中間橋梁，在接收部分，所述的信號收發處理電路核心晶片RFX2411內部的LNA使得所述的無線通信模塊電路核心處理器A7153內部收發器前端增加一級LNA，若RFX2411內部LNA工作在高增益，將有效的抑制系統噪聲係數NF，優化傳輸性能，進一步改善接收靈敏度，提高無線傳輸距離。2.4GHz射頻信號從天線接收後，經所述的信號收發處理電路進入低噪聲放大環節，經由混頻、濾波、限幅、接收端信號強度指示等環節，最後進行數字解調處理，然後把接收的數據存入接收緩衝區，通過SPI通信傳送至所述的MCU主控電路處理，所述的MCU主控電路其核心處理器MSP430FG439主要用於傳感器採集數據的處理、接收，可以將接收的數據進行處理以後通過RS232串口通信傳至上位機PC進行相關操作。在發送部分，所述的信號收發處理電路核心晶片RFX2411內部自帶的PA使得A7153無線收發器的發射鏈路的外部增加一級PA,使送入天線的最大功率由A7153所送出的3.5dBm提升至21dBm,進而通過軟體設置調節可使系統發射功率的範圍為OdBm至21dBm ;發送緩衝區內的數據信息經過壓控振蕩器與雙點差異積分調製器調製，把調製後的射頻信號通過功率放大器放大，最後經由所述的信號收發處理電路3至天線輻射出去。此時所述的MCU主控電路其核心處理器MSP430FG439主要用於傳感器採集數據的處理、發送，將上位機傳來的指令信號經無線通信模塊及信號收發處理髮送出去達到遠程控制設備的目的。所述的鍵模塊電路，用於系統復位、設定全功能設備狀態為路由器或者協調器功能以及設置數據的發送和接收。所述的顯示模塊電路，主要用來顯示全功能設備為協調器或者路由器時的工作狀態信息以及接收、發送數據的信息。所述的串口通信電路，用於實現全功能設備與上位機PC的通信。所述的USB下載電路，用於下載程序設置全功能設備的工作狀態是路由器還是協調器。所述的調試電路，用於驗證程序，進行程序測試。所述的存儲電路，作為MCU的外擴存儲器，擴展MCU的存儲能力，提升MCU的性能。所述的電源模塊，為整個系統提供電源。
[0018]本實用新型的技術方案相比現有技術具有以下有益效果:
[0019]本實用新型所述的設備採用MSP430FG439+A7153+RFX2411的遠程無線收發方案，不僅改變了傳統的Zigbee無線通信方案，使得MCU不再綁定在射頻收發晶片中，增強了系統的靈活性以及MCU的處理能力，易於實現外圍設備的擴展；另外，A7153的應用還降低了設備複雜度，節省元器件，降低成本，並大大降低了 MCU的負擔及功耗；而1?乂2411的應用則有效增大了信號發射功率，降低了系統的噪聲係數NF，延長了無線信號傳輸距離。【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為實施例1所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備的結構框圖；
[0021]圖2為實施例1所述遠程無線收發全功能設備中MCU主控電路圖；
[0022]圖3為實施例1所述遠程無線收發全功能設備中無線通信模塊電路圖；
[0023]圖4為實施例1所述遠程無線收發全功能設備中信號收發處理電路圖；
[0024]圖5為實施例1所述遠程無線收發全功能設備中按鍵模塊電路圖；
[0025]圖6為實施例1所述遠程無線收發全功能設備中顯示模塊電路圖；
[0026]圖7為實施例1所述遠程無線收發全功能設備中串口通信電路圖；
[0027]圖8為實施例1所述遠程無線收發全功能設備中USB下載電路圖；
[0028]圖9為實施例1所述遠程無線收發全功能設備中調試電路圖；
[0029]圖10為實施例1所述遠程無線收發全功能設備中存儲電路圖；
[0030]圖11為實施例1所述遠程無線收發全功能設備中IO 口擴展電路圖；
[0031]圖12為實施例1所述遠程無線收發全功能設備中電源模塊電路圖；
[0032]圖中各附圖標記所表示的含義分別為:1、MCU主控電路，2、無線通信模塊電路圖，
3、信號收發處理電路，4、按鍵模塊電路，5、顯示模塊電路，6、串口通信電路，7、USB下載電路，8、調試電路，9、存儲電路，IO、IO 口擴展電路，11、電源模塊電路。
【具體實施方式】
[0033]以下將結合具體實施例對本實用新型所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備的結構和功能做進一步的闡述，以幫助本領域的技術人員對本實用新型的實用新型構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
[0034]實施例1
[0035]如圖1至圖12所示的本實用新型的結構，為一種基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，用於遠程無線接收各類傳感器所採集的信號以及遠程無線發送指令信號控制相關設備。
[0036]如圖1所示，所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備包括MCU主控電路
1、無線通信模塊電路2、信號收發處理電路3、按鍵模塊電路4、顯示模塊電路5、串口通信電路6、USB下載電路7、調試電路8、存儲電路9、IO 口擴展電路10、電源模塊11 ;所述的MCU主控電路I分別與無線通信模塊電路2、按鍵模塊電路4、顯示模塊電路5、串口通信電路6、USB下載電路7、調試電路8、存儲電路9、IO 口擴展電路10、電源模塊11相連，所述的無線通信模塊電路2分別與MCU主控電路1、信號收發處理電路3、IO 口擴展電路10、電源模塊11相連，所述的信號收發處理電路3分別與無線通信模塊電路2、電源模塊11相連，所述的按鍵模塊電路4與MCU主控電路I相連，所述的顯示模塊電路5分別與MCU主控電路1、電源模塊11相連，所述的串口通信電路6分別與MCU主控電路1、電源模塊11相連，所述的USB下載電路7分別與MCU主控電路1、電源模塊11相連，所述的調試電路8與MCU主控電路I相連，所述的存儲電路9與MCU主控電路I相連，所述的IO 口擴展電路10分別與MCU主控電路1、無線通信模塊電路2相連，所述的電源模塊11分別與MCU主控電路1、無線通信模塊電路2、信號收發處理電路3、顯示模塊電路5、串口通信電路6、USB下載電路7相連。
[0037]所述的MCU主控電路I核心處理器選用MSP430FG439，所述的MSP430FG439的P3.0、P3.2、TCK, PS.0、P5.1分別與所述的無線通信模塊電路2所用A7153的SCS、SDIO、CK0、G101、G102相連，所述的MSP430FG439的P2.0?2.3,RST與所述的按鍵模塊電路4相連，所述的MSP430FG439的Pl.0?Pl.3、P4.0?4.7、P5.2、P5.4?P5.7與所述的顯示模塊電路5相連，所述的MSP430FG439的P6.2、P6.3、RST、P6.5、P6.6、P6.7分別與所述的存儲電路 9 所用 AT45DB161 的 S1、SCK、RESET、CS、SO、WP 相連，所述的 MSP430FG439 的 P2.4、P2.5分別與所述的USB下載電路7所用的CH431T的RXD、TXD相連，所述的MSP430FG439的TCK、TMS、TD1、TDO分別與所述的調試電路8所用JTAG 口的1、5、9、3引腳相連，所述的MSP430FG439的UTXDO、URXDO與所述的串口通信電路6相連，所述的MSP430FG439的Pl.4?Pl.7、Ρ2.6、Ρ2.7、Ρ3.4?Ρ3.7與所述的IO 口擴展電路10相連，所述的MSP430FG439主要用於傳感器採集數據的處理、接收、發送，可以將接收的數據進行處理以後通過RS232串口通信傳至上位機PC進行相關操作，也可以將上位機傳來的指令信號經無線通信模塊、信號收發處理電路發送出去達到遠程控制設備的目的。
[0038]所述的無線通信模塊電路2核心處理器選用Α7153，所述的Α7153的SCS、SD10、CK0、G101、G102 分別與所述的 MSP430FG439 的 P3.0、P3.2、TCK、P5.0、Ρ5.I 相連，Α7153 主要用於無線信號的接收和發送處理。
[0039]所述的信號收發處理電路3核心處理器選用RFX2411，所述的RFX2411的TXRX與所述的無線通信模塊電路2所用的Α7153的RFIO相連，RFX2411的作用主要是通過功率放大增大發射功率、降低系統噪聲係數NF，改善無線信號傳輸性能，提高信號接收靈敏度。
[0040]所述的按鍵模塊電路4選用5個按鍵經上拉電阻與所述的MCU主控電路I所用的MSP430FG439的Ρ2.0?2.3、RST相連，主要作用是輔助系統完成復位功能、設定全功能設備狀態為路由器或者協調器功能以及設置數據的發送和接收功能。
[0041]所述的顯示模塊電路5由5個LED指示燈以及I個IXD液晶顯示屏組成,所述的顯示模塊電路5與所述的MSP430FG439的Pl.0?Pl.3、Ρ4.0?4.7、Ρ5.2、Ρ5.4?Ρ5.7相連，IXD液晶屏主要用來顯示全功能設備為協調器或者路由器時的工作狀態信息以及接收、發送數據的信息。LED指示燈部分主要用來指示設備工作狀態。
[0042]所述的串口通信電路6採用I個PNP三極體、I個NPN三極體、5個電阻、I個電解電容以及2個二極體組成，所述的串口通信電路6與所述的MSP430FG439的UTXDO、URXDO相連，主要功能是實現全功能設備與上位機PC的通信。
[0043]所述的USB下載電路7轉換晶片選用CH341T，所述的USB下載電路7所用的CH431T的RXD、TXD分別與所述的MSP430FG439的P2.4、P2.5相連，主要功能是用於下載程序設置全功能設備的工作狀態是路由器還是協調器或者是傳感器節點。
[0044]所述的調試電路8採用JTAG調試，所述的調試電路8所用JTAG 口的1、5、9、3引腳分別與所述的MSP430FG439的TCK、TMS、TD1、TDO相連，主要功能是驗證程序，進行程序測試，如斷點測試等操作。
[0045]所述的存儲電路9核心晶片選用AT45DB161，所述的存儲電路9所用AT4OTB161的S1、SCK、RESET、CS、SO、WP 分別與所述的 MSP430FG439 的 P6.2、P6.3、RST、P6.5、Ρ6.6、Ρ6.7相連，主要功能是作為MCU的外擴存儲器，擴展MCU的存儲能力，提升MCU的性能。
[0046]所述的IO 口擴展電路10包括MCU擴展以及Α7153擴展，所述的IO 口擴展電路10與所述的MSP430FG439的Pl.4?Pl.7、Ρ2.6、Ρ2.7、Ρ3.4?Ρ3.7相連，主要功能是用於連接各類型傳感器及開關設備，使全功能設備作為傳感器節點時功能不單一。
[0047]所述的電源模塊11提供兩組供電方式，一是外接直流5V電源轉3.3V方式，此方式中採用電阻電容及NPN三極體、二極體組成5V轉3.3V電路，二是直接電池供電方式，電源模塊主要用於為系統供電，保證系統正常運行。
[0048]利用上述基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備的收發方法，如下:所述的MCU主控電路I通過所述的IO 口擴展電路10連接各類型傳感器及開關，所述的無線通信模塊電路2核心處理器A7153，此模塊作為所述的MCU主控電路I與所述的信號收發處理電路3的中間橋梁，在接收部分，所述的信號收發處理電路3核心晶片RFX2411內部的LNA使得所述的無線通信模塊電路2核心處理器A7153內部收發器前端增加一級LNA，若RFX2411內部LNA工作在高增益，將有效的抑制系統噪聲係數NF，優化傳輸性能，進一步改善接收靈敏度，提高無線傳輸距離。2.4GHz射頻信號從天線接收後，經所述的信號收發處理電路3進入低噪聲放大環節，經由混頻、濾波、限幅、接收端信號強度指示等環節，最後進行數字解調處理，然後把接收的數據存入接收緩衝區，通過SPI通信傳送至所述的MCU主控電路I處理，所述的MCU主控電路I其核心處理器MSP430FG439主要用於傳感器採集數據的處理、接收，可以將接收的數據進行處理以後通過RS232串口通信傳至上位機PC進行相關操作。在發送部分，所述的信號收發處理電路3核心晶片RFX2411內部自帶的PA使得A7153無線收發器的發射鏈路的外部增加一級PA，使送入天線的最大功率由A7153所送出的3.5dBm提升至21dBm，進而通過軟體設置調節可使系統發射功率的範圍為OdBm至21dBm ;發送緩衝區內的數據信息經過壓控振蕩器與雙點差異積分調製器調製，把調製後的射頻信號通過功率放大器放大，最後經由所述的信號收發處理電路3至天線輻射出去。此時所述的MCU主控電路I其核心處理器MSP430FG439主要用於傳感器採集數據的處理、發送，將上位機傳來的指令信號經無線通信模塊及信號收發處理髮送出去達到遠程控制設備的目的。所述的鍵模塊電路4，用於系統復位、設定全功能設備狀態為路由器或者協調器功能以及設置數據的發送和接收。所述的顯示模塊電路5，主要用來顯示全功能設備為協調器或者路由器時的工作狀態信息以及接收、發送數據的信息。所述的串口通信電路6，用於實現全功能設備與上位機PC的通信。所述的USB下載電路7，用於下載程序設置全功能設備的工作狀態是路由器還是協調器。所述的調試電路8，用於驗證程序，進行程序測試。所述的存儲電路9，作為MCU的外擴存儲器，擴展MCU的存儲能力，提升MCU的性能。所述的電源模塊11，為整個系統提供電源。
[0049]在本實施例中各模塊的功能可總結如下:
[0050]UMCU主控電路，連接傳感器及開關，MCU控制器MSP430FG439主要用於傳感器採集數據的處理、接收、發送，可以將接收的數據進行處理以後通過RS232串口通信傳至上位機PC進行相關操作，也可以將上位機傳來的指令信號經無線通信模塊、信號收發處理電路發送出去達到遠程控制設備的目的。
[0051]2、無線通信模塊電路，核心處理器A7153，此模塊作為MCU主控電路與信號收發處理電路的中間橋梁，在接收部分，2.4GHz射頻信號從天線接收後，經信號收發處理電路進入低噪聲放大環節，經由混頻、濾波、限幅、接收端信號強度指示等環節，最後進行數字解調處理，然後把接收的數據存入接收緩衝區，通過SPI通信傳送至MCU處理。在發送部分，發送緩衝區內的數據信息經過壓控振蕩器與雙點差異積分調製器調製，把調製後的射頻信號通過功率放大器放大，最後經由信號收發處理電路至天線輻射出去。
[0052]3、信號收發處理電路，核心處理晶片RFX2411，在發射端，RFX2411內部自帶的PA使得A7153無線收發器的發射鏈路的外部增加一級PA，使送入天線的最大功率由A7153所送出的3.5dBm提升至21dBm，進而通過軟體設置調節可使系統發射功率的範圍為OdBm至21 dBm ;在接收端，RFX2411內部的LNA使得A7153內部收發器前端增加一級LNA，若RFX2411內部LNA工作在高增益，將有效的抑制系統噪聲係數NF，優化傳輸性能，進一步改善接收靈敏度，提高無線傳輸距離。
[0053]4、按鍵模塊電路，輔助系統完成復位功能、設定全功能設備狀態為路由器、協調器或者是傳感器節點功能以及設置數據的發送和接收功能。
[0054]5、顯示模塊電路,此模塊包括兩部分,一是IXD液晶顯示部分,二是LED指示燈部分。LCD液晶屏主要用來顯示全功能設備為協調器或者路由器時的工作狀態信息以及接收、發送數據的信息。LED指示燈部分主要用來指示設備工作狀態。
[0055]6、串口通信電路，實現全功能設備與上位機PC的通信。
[0056]7、USB下載電路，用於下載程序設置全功能設備的工作狀態是路由器還是協調器。
[0057]8、調試電路，驗證程序，進行程序測試，如斷點測試等操作。
[0058]9、存儲電路，作為MCU的外擴存儲器，擴展MCU的存儲能力，提升MCU的性能。
[0059]10,10 口擴展電路，連接各類型傳感器及開關設備，使全功能設備作為傳感器節點時功能不單一。
[0060]11、電源模塊，為整個系統提供電源。
[0061]本實施例所述的遠程無線收發全功能設備，採用MSP430FG439+A7153+RFX2411的遠程無線收發方案。A7153內建的PA及LNA的腳位型態上採用單端輸出入合併設計，可省去外部昂貴的平衡非平衡適配器，A7153集成了晶體振蕩器的負載電容及PLL濾波組件，大幅減少了外部元件，A7153提供很容易實現符合Zigbee (IEEE802.15.4)安全標準的CCM*模塊，並支持載波偵測多重存取/碰撞避免(CSMA/CA)機制溝通方式，具有自動應答(Auto ACK)功能，大幅降低了 MCU的負擔及功耗。A7153為進一步降低平均功耗，內建了無線喚醒機制。RFX2411是一個完全集成的射頻前端單晶片，集成了所有的RF功能所需要的ZigBee應用，可以有效增大無線發射功率，降低噪聲係數NF，延長信號傳輸距離；其次利用MCU-MSP430FG439的處理能力增強對收發信號的處理，以及輕鬆實現連接外擴設備，如按鍵模塊、顯示模塊、USB模塊、JTAG調試模塊、串口通信模塊、存儲器擴展模塊、IO 口擴展模塊等；最後本實用新型中將傳統的Zigbee晶片中的MCU分解出來，利用MCU加獨立射頻收發晶片的方案，也改變了傳統Zigbee方案的格局，使系統的靈活性更強，性能更佳。
[0062]對於本領域的普通技術人員而言，具體實施例只是結合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，其特徵在於:包括MCU主控電路(I)、無線通信模塊電路(2)、信號收發處理電路(3)、按鍵模塊電路(4)、顯示模塊電路(5)、串口通信電路(6)、USB下載電路(7)、調試電路(8)、存儲電路(9)、IO 口擴展電路(10)和電源模塊(11);所述的MCU主控電路⑴分別與無線通信模塊電路(2)、按鍵模塊電路⑷、顯示模塊電路(5)、串口通信電路(6)、USB下載電路(7)、調試電路⑶、存儲電路(9)、IO 口擴展電路(10)、電源模塊(11)相連，所述的無線通信模塊電路(2)分別與MCU主控電路(I)、信號收發處理電路(3)、IO 口擴展電路(10)、電源模塊(11)相連，所述的信號收發處理電路⑶分別與無線通信模塊電路(2)、電源模塊(11)相連，所述的按鍵模塊電路⑷與MCU主控電路⑴相連，所述的顯示模塊電路(5)分別與MCU主控電路(I)、電源模塊(11)相連，所述的串口通信電路(6)分別與MCU主控電路(I)、電源模塊(11)相連，所述的USB下載電路(7)分別與MCU主控電路(I)、電源模塊(11)相連，所述的調試電路⑶與MCU主控電路⑴相連，所述的存儲電路(9)與MCU主控電路⑴相連，所述的IO 口擴展電路(10)分別與MCU主控電路(I)、無線通信模塊電路(2)相連，所述的電源模塊(11)分別與MCU主控電路(I)、無線通信模塊電路(2)、信號收發處理電路(3)、顯示模塊電路(5)、串口通信電路(6)、USB下載電路(7)相連。
2.根據權利要求1所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，其特徵在於:所述的MCU主控電路(I)核心處理器選用MSP430FG439。
3.根據權利要求1所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，其特徵在於:所述的無線通信模塊電路(2)核心處理器選用A7153。
4.根據權利要求1所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，其特徵在於:所述的信號收發處理電路(3)核心處理器選用RFX2411。
5.根據權利要求1所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，其特徵在於:所述的按鍵模塊電路(4)選用5個按鍵經上拉電阻與所述的MCU主控電路(I)相連。
6.根據權利要求1所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，其特徵在於:所述的顯示模塊電路(5)由5個LED指示燈以及I個IXD液晶顯示屏組成，IXD顯示屏採用JXD1602E,並通過2個NPN三極體MJE13003組成電路控制IXD背光燈的開與關。
7.根據權利要求1所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，其特徵在於:所述的串口通信電路(6)採用I個PNP三極體與I個NPN三極體組成電路作為TTL電平與RS232-EIA電平轉換電路，所述的USB下載電路(7)轉換晶片選用CHT341T。
8.根據權利要求1所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，其特徵在於:所述的存儲電路(9)核心晶片選用AT45DB161，所述的IO 口擴展電路(10)包括MCU擴展以及A7153擴展。
9.根據權利要求1所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，其特徵在於:所述的電源模塊外接直流5V電源轉3.3V，其採用電阻電容及NPN三極體、二極體組成5V轉3.3V電路。
10.根據權利要求1所述的基於Zigbee的遠程無線收發全功能設備，其特徵在於:所述的電源模塊直接電池供電方式。
【文檔編號】H04B1/38GK203434970SQ201320509806
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】林必毅, 連磊, 賈平, 李振營, 黃林, 李想 申請人:合肥賽為智能有限公司