CN102256354A - 一种基于cc2531的无线检测节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CC2531的无线检测节点。本发明包括CC2531外围电路模块，电压转换模块，在线调试模块，USB接口模块，用户模块和无线接收模块。CC2531外围电路模块包括第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3、第四电容C4，第五电容C5，第六电容C6，第七电容C7，第八电容C8，第九电容C9，第十电容C10，第十一电容C12，第十二电容C15，第十三电容C16，第十四电容C18，第十五电容C17；第一电阻R11；第一电感L1，第一晶振Y1，第二晶振Y2，第一芯片U1。本发明即能实现CC2530的无线定位节点功能，也能方便紧急情况下作为临时网关实现人员跟踪定位。
Description
技术领域
本发明涉一种无线通信装置，属于数据传输与通信技术设备领域，尤其涉及基于CC2531的无线检测节点。
背景技术
目前，在化工生产企业对人员和危险品进行跟踪定位，对危险的生产流程进行监控，对矿山井下人员定位都可以通过无线传感器网络来实现。目前广泛使用的定位技术GPS只能用在室外环境，定位精度只能达到十米左右，而通过无线传感器网络的定位技术则可将定位精度提高几个数量级。可用于物流产品或人员的室内定位跟踪。
短距离无线通信技术主要有蓝牙技术、Wi-Fi技术、UWB技术和ZigBee技术等。
| 蓝牙 | Wi-Fi | ZigBee | UWB | |
| 工作频率 | 射频2.4GHz | 射频2.4GHz | 射频2.4GHz,868/915Hz | 3.1-10.6GHz |
| 有效物理范围 | 10m-100m | 25m-100m | 10m-75m | 10m |
| 最大传输速率 | 1Mbps | 11Mbps | 250kbps,20/40kbps | 110Mbps |
| 最大功耗 | 100mw | 100mw | 30mw | 100mw |
| 语音/数据支持 | 数据 | 语音、数据 | 数据\语音很弱 | 数据 |
对车间人员进行定位，考虑到成本以及功耗，所以选择ZigBee作为技术背景。基于CC253x芯片进行开发设计，CC253x是用于IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统（SOC）解决方案。它能够以非常低的材料成本建立强大的网络节点,以完成能对节点的精确定位跟踪。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于CC2531的无线检测节点。
本发明解决技术问题所采取的技术方案：
本发明包括六个部分：CC2531外围电路模块，电压转换模块，在线调试模块，USB接口模块，用户模块，无线接收模块。
所述的CC2531外围电路模块包括第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3、第四电容C4，第五电容C5，第六电容C6，第七电容C7，第八电容C8，第九电容C9，第十电容C10，第十一电容C12，第十二电容C15，第十三电容C16，第十四电容C18，第十五电容C17；第一电阻R11；第一电感L1，第一晶振Y1，第二晶振Y2，第一芯片U1（型号为CC2531）。
第一芯片U1的39、10、21、24、27、28、29、31号引脚均连接第一电感L1和第一电容C1的一端，并分别通过滤波电容第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9接地；第一芯片U1的4号引脚接第十电容C10和第一电感L1与第一电容C1的一端，第一芯片U1的1号引脚接地和第十电容C10的另一端；第一电容C1的另一端接地；第一芯片U1的32、33号引脚分别接第一晶振Y1两端，第一晶振Y1的两端通过第十一电容C12、第十二电容C15接地；第一芯片U1的28、23号引脚分别接第二晶振Y2两端，第二晶振Y2的两端通过第十三电容C16、第十四电容C18接地；第一芯片U1的40号引脚通过第十五电容C17接地，第一芯片U1的30号引脚通过第一电阻R11接地，第一芯片U1的41号引脚接地。
所述的电压转换模块包括第十六电容C19，第十七电容C20，第十八电容C21，第二电阻R13，第三电阻R12，第四电阻R14，第一连接器P1，第二芯片U2 TPS76933稳压芯片。
第二芯片U2的1号引脚通过第十六电容C19接地，第二芯片U2的1号引脚接USB1号引脚获取输入电压VBUS，第二芯片U2的2、3号引脚接地，第二芯片U2的4号引脚通过第十八电容C21接地，第二芯片U2的5号引脚通过第十七电容C20和第四电阻R14串联接地，第二芯片U2的5号引脚通过第二电阻R13和第三电阻R12接第一连接器P1的9号引脚，第二芯片U2的5号引脚同时通过第二电阻R13接3.3V电压向芯片提供稳定工作电压。
所述的在线调试模块包括第一连接器P1。
第一连接器P1的1号引脚接地，第一连接器P1的2号引脚接3.3V电源，第一连接器P1的3号引脚接第一芯片U1的34号引脚，第一连接器P1的4号引脚接第一芯片U1的35号引脚，第一连接器P1的5、6、8、10号引脚悬空，第一连接器P1的7号引脚接第一芯片U1的复位端20号引脚，第一连接器P1的9号引脚接电源VCC_EXT。
所述的USB接口模块包括第二连接器J1 USB_A，第五电阻R5，第六电阻R9，第七电阻R3，第八电阻R1，第九电阻R2，第十九电容C13，第二十电容C14。
第二连接器J1的1号引脚接第二芯片U2的1号引脚，第二连接器J1的2号引脚接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端通过第二十电容C14接地，第五电阻R5的另一端接第一芯片U1的3号引脚，第二连接器J1的3号引脚接第六电阻R9和第七电阻R3的一端，第六电阻R9的另一端通过第十九电容C13接地，第六电阻R9的另一端接第一芯片U1的2号引脚，第七电阻R3的另一端通过第八电阻R1接3.3V电源，第七电阻R3另一端通过第九电阻R2接第一芯片U1的11号引脚，第二连接器J1的4、5、6号引脚接地。
所述的用户模块包括第一LED DS1，第二LED DS2，第十电阻R10，第十一电阻R6，第一按键S1，第二按键S2，第一插孔IO1。
第一LED DS1的一端接地，第一LED DS1的另一端通过第十一电阻R6接第一芯片U1的9号引脚，第二LED DS2的一端通过第十电阻R10接3.3V电源，第二LED DS2的另一端接第一芯片U1的19号引脚，第一按键S1的一端接地，第一按键S1的另一端接第一芯片U1的8号引脚，第二按键S2的一端接地，第二按键S2的另一端接第一芯片U1的7号引脚，第一插孔IO1的1号引脚接第一芯片U1的17号引脚，第一插孔IO1的2号引脚接第一芯片U1的16号引脚，第一插孔IO1的3号引脚接第一芯片U1的15号引脚，第一插孔IO1的4号引脚接第一芯片U1的14号引脚，第一插孔IO1的5号引脚接第一芯片U1的37号引脚，第一插孔IO1的6号引脚接第一芯片U1的38号引脚，第一插孔IO1的7号引脚接第一芯片U1的5号引脚，第一插孔IO1的8号引脚接第一芯片U1的6号引脚，第一插孔IO1的9号引脚接第一芯片U1的12号引脚，第一插孔IO1的10号引脚接第一芯片U1的13号引脚第一插孔IO1的11号引脚接第一芯片U1的18号引脚，第一插孔IO1的12号引脚接第一芯片U1的36号引脚。
所述的无线接收模块包括第十二电阻R7，第十三电阻R4，第十四电阻R8，第二十一电容C11，第三芯片U3 LDB18信号转换芯片，第一天线E1。
第三芯片U3的1号引脚通过第十三电阻R4接第一天线E1，第三芯片U3的1号引脚通过第十四电阻R8接地，第三芯片U3的2、5号引脚悬空，第三芯片U3的3号引脚通过第二十一电容C11接地，第三芯片U3的4、6号引脚接十二电阻R7的两端，第三芯片U3的4号引脚接第一芯片U1的26号引脚，第三芯片U3的6号引脚接第一芯片U1的25号引脚。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：本发明利用CC25311芯片的低功耗高可靠性优点，设计了一种应用灵活的适用于工业场合的便携式小体积的无线监测模块，应用灵活是指本发明作为工业环境人员定位系统的检测设备，独特USB设计，配合多个扩展接口、LED和按键提供的用户交互功能，方便在无线网络中不同功能节点的转换，即能实现CC2530的无线定位节点功能，也能方便紧急情况下作为临时网关实现人员跟踪定位。
附图说明
图1为本发明电路图。
具体实施方式
下面结合附图做详细说明。
如图1所示，CC2531外围电路模块包括第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3第四电容C4，第五电容C5，第六电容C6，第七电容C7，第八电容C8，第九电容C9，第十电容C10，第十一电容C12，第十二电容C15，第十三电容C16，第十四电容C18，第十五电容C17；第一电阻R11；第一电感L1，第一晶振Y1，第二晶振Y2，第一芯片U1 CC2531。
第一芯片U1的39、10、21、24、27、28、29、31号引脚均连接第一电感L1和第一电容C1的一端，并分别通过滤波电容第二电路C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9接地；第一芯片U1的4号引脚接第十电容C10和第一电感L1与第一电容C1的一端，第一芯片U1的1号引脚接地和第十电容C10的另一端；第一电容C1的另一端接地；第一芯片U1的32、33号引脚分别接第一晶振Y1两端，第一晶振Y1的两端通过第十一电容C12、第十二电容C15接地；第一芯片U1的28、23号引脚分别接第二晶振Y2两端，第二晶振Y2的两端通过第十三电容C16、第十四电容C18接地；第一芯片U1的40号引脚通过第十五电容C17接地，第一芯片U1的30号引脚通过第一电阻R11接地，第一芯片U1的41号引脚接地。
电压转换模块包括第十六电容C19，第十七电容C20，第十八电容C21，第二电阻R13，第三电阻R12，第四电阻R14，第一连接器P1，第二芯片U2 TPS76933稳压芯片。
第二芯片U2的1号引脚通过第十六电容C19接地，第二芯片U2的1号引脚接USB1号引脚获取输入电压VBUS，第二芯片U2的2、3号引脚接地，第二芯片U2的4号引脚通过第十八电容C21接地，第二芯片U2的5号引脚通过第十七电容C20和第四电阻R14串联接地，第二芯片U2的5号引脚通过第二电阻R13和第三电阻R12接第一连接器P1的9号引脚，第二芯片U2的5号引脚同时通过第二电阻R13接3.3V电压向芯片提供稳定工作电压。
在线调试模块包括第一连接器P1。
第一连接器P1的1号引脚接地，第一连接器P1的2号引脚接3.3V电源，第一连接器P1的3号引脚接第一芯片U1的34号引脚，第一连接器P1的4号引脚接第一芯片U1的35号引脚，第一连接器P1的5、6、8、10号引脚悬空，第一连接器P1的7号引脚接第一芯片U1的复位端20号引脚，第一连接器P1的9号引脚接电源VCC_EXT。
USB接口模块包括第二连接器J1 USB_A，第五电阻R5，第六电阻R9，第七电阻R3，第八电阻R1，第九电阻R2，第十九电容C13，第二十电容C14。
第二连接器J1的1号引脚接第二芯片U2的1号引脚，第二连接器J1的2号引脚接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端通过第二十电容C14接地，第五电阻R5的另一端接第一芯片U1的3号引脚，第二连接器J1的3号引脚接第六电阻R9和第七电阻R3的一端，第六电阻R9的另一端通过第十九电容C13接地，第六电阻R9的另一端接第一芯片U1的2号引脚，第七电阻R3的另一端通过第八电阻R1接3.3V电源，第七电阻R3另一端通过第九电阻R2接第一芯片U1的11号引脚，第二连接器J1的4、5、6号引脚接地。
用户模块包括第一LED DS1，第二LED DS2，第十电阻R10，第十一电阻R6，第一按键S1，第二按键S2，第一插孔IO1。
第一LED DS1的一端接地，第一LED DS1的另一端通过第十一电阻R6接第一芯片U1的9号引脚，第二LED DS2的一端通过第十电阻R10接3.3V电源，第二LED DS2的另一端接第一芯片U1的19号引脚，第一按键S1的一端接地，第一按键S1的另一端接第一芯片U1的8号引脚，第二按键S2的一端接地，第二按键S2的另一端接第一芯片U1的7号引脚，第一插孔IO1的1号引脚接第一芯片U1的17号引脚，第一插孔IO1的2号引脚接第一芯片U1的16号引脚，第一插孔IO1的3号引脚接第一芯片U1的15号引脚，第一插孔IO1的4号引脚接第一芯片U1的14号引脚，第一插孔IO1的5号引脚接第一芯片U1的37号引脚，第一插孔IO1的6号引脚接第一芯片U1的38号引脚，第一插孔IO1的7号引脚接第一芯片U1的5号引脚，第一插孔IO1的8号引脚接第一芯片U1的6号引脚，第一插孔IO1的9号引脚接第一芯片U1的12号引脚，第一插孔IO1的10号引脚接第一芯片U1的13号引脚第一插孔IO1的11号引脚接第一芯片U1的18号引脚，第一插孔IO1的12号引脚接第一芯片U1的36号引脚。
无线接收模块包括第十二电阻R7，第十三电阻R4，第十四电阻R8，第二十一电容C11，第三芯片U3 LDB18信号转换芯片，第一天线E1。
第三芯片U3的1号引脚通过第十三电阻R4接第一天线E1，第三芯片U3的1号引脚通过第十四电阻R8接地，第三芯片U3的2、5号引脚悬空，第三芯片U3的3号引脚通过第二十一电容C11接地，第三芯片U3的4、6号引脚接十二电阻R7的两端，第三芯片U3的4号引脚接第一芯片U1的26号引脚，第三芯片U3的6号引脚接第一芯片U1的25号引脚，
本发明的具体工作过程：USB的5V电压经过稳压芯片U2转换为3.3V电压为CC2531提供工作电压，晶振Y1为CC2531芯片提供32MHz工作时钟，晶振Y2为CC2531芯片提供12MHz的休眠时钟，接口P1作为调试口连接上位机对CC2531调试，同时有一对按键和一对LED辅助调试并显示工作状态，插孔IO1用作IO口功能扩展；发射信号时，无线信号通过天线E1，经由变频稳压芯片U3送入CC2351的25，26引脚，经处理后的信号通过CC2531的2、3引脚经由USB接口传送给上位机，接收信号时，数据通过USB接口输入射频芯片，经射频芯片做处理后经由稳压变频芯片通过天线E1向外发射。
在一个无线定位系统中包括：网关、参考节点和定位节点。
网关的作用是用来建立网络，配置参考节点信息，接收定位节点数据，并通过它为桥梁连接计算机，和计算机通过串口线连接通讯。一个Zigbee网络中只允许有一个网关。利用本发明所构建的无线定位系统中网关由一个CC2430模块和一块底板组成。
参考节点是一个固定位置的参考点，为定位点提供一个参考位置和信号强度值，在定位系统中，直接连接在电池板上，通电便可以使用。参考节点使用的芯片是CC2530。
定位节点，通过获取参考节点数据，利用自身的定位算法来计算自己的位置。在定位系统中，和参考点相同，直接连接在电池板上，通电便可以使用。
Claims (1)
1.一种基于CC2531的无线检测节点,包括CC2531外围电路模块、电压转换模块、在线调试模块、USB接口模块、用户模块和无线接收模块，其特征在于：
所述的CC2531外围电路模块包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C12、第十二电容C15、第十三电容C16、第十四电容C18、第十五电容C17、第一电阻R11、第一电感L1、第一晶振Y1、第二晶振Y2、第一芯片U1；
第一芯片U1的39、10、21、24、27、28、29、31号引脚均连接第一电感L1的一端；第一电容C1的一端、第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第六电容C6的一端、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端和第九电容C9的一端均连接第一电感L1的一端，第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端和第九电容C9的另一端均接地；第一芯片U1的4号引脚接第十电容C10的一端、第一电感L1的一端、第一电容C1的一端，第一芯片U1的1号引脚接地和第十电容C10的另一端；第一芯片U1的32、33号引脚分别接第一晶振Y1两端，第一晶振Y1的两端通过第十一电容C12、第十二电容C15接地；第一芯片U1的28、23号引脚分别接第二晶振Y2两端，第二晶振Y2的两端通过第十三电容C16、第十四电容C18接地；第一芯片U1的40号引脚通过第十五电容C17接地，第一芯片U1的30号引脚通过第一电阻R11接地，第一芯片U1的41号引脚接地；所述的第一芯片U1型号为CC2531；
所述的电压转换模块包括第十六电容C19、第十七电容C20、第十八电容C21、第二电阻R13、第三电阻R12、第四电阻R14、第一连接器P1和第二芯片U2；
第二芯片U2的1号引脚通过第十六电容C19接地，第二芯片U2的1号引脚接USB1号引脚获取输入电压VBUS，第二芯片U2的2、3号引脚接地，第二芯片U2的4号引脚通过第十八电容C21接地，第二芯片U2的5号引脚通过第十七电容C20和第四电阻R14串联接地，第二芯片U2的5号引脚通过第二电阻R13和第三电阻R12接第一连接器P1的9号引脚，第二芯片U2的5号引脚同时通过第二电阻R13接3.3V电压向芯片提供稳定工作电压；所述的第二芯片U2型号为TPS76933；
所述的在线调试模块包括第一连接器P1，第一连接器P1的1号引脚接地，第一连接器P1的2号引脚接3.3V电源，第一连接器P1的3号引脚接第一芯片U1的34号引脚，第一连接器P1的4号引脚接第一芯片U1的35号引脚，第一连接器P1的5、6、8、10号引脚悬空，第一连接器P1的7号引脚接第一芯片U1的复位端20号引脚，第一连接器P1的9号引脚接电源VCC_EXT；
所述的USB接口模块包括第二连接器J1、第五电阻R5、第六电阻R9、第七电阻R3、第八电阻R1、第九电阻R2、第十九电容C13和第二十电容C14；
第二连接器J1的1号引脚接第二芯片U2的1号引脚，第二连接器J1的2号引脚接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端通过第二十电容C14接地，第五电阻R5的另一端接第一芯片U1的3号引脚，第二连接器J1的3号引脚接第六电阻R9和第七电阻R3的一端，第六电阻R9的另一端通过第十九电容C13接地，第六电阻R9的另一端接第一芯片U1的2号引脚，第七电阻R3的另一端通过第八电阻R1接3.3V电源，第七电阻R3另一端通过第九电阻R2接第一芯片U1的11号引脚，第二连接器J1的4、5、6号引脚接地；
所述的用户模块包括第一LED DS1、第二LED DS2、第十电阻R10、第十一电阻R6、第一按键S1、第二按键S2和第一插孔IO1；
第一LED DS1的一端接地，第一LED DS1的另一端通过第十一电阻R6接第一芯片U1的9号引脚，第二LED DS2的一端通过第十电阻R10接3.3V电源，第二LED DS2的另一端接第一芯片U1的19号引脚，第一按键S1的一端接地，第一按键S1的另一端接第一芯片U1的8号引脚，第二按键S2的一端接地，第二按键S2的另一端接第一芯片U1的7号引脚，第一插孔IO1的1号引脚接第一芯片U1的17号引脚，第一插孔IO1的2号引脚接第一芯片U1的16号引脚，第一插孔IO1的3号引脚接第一芯片U1的15号引脚，第一插孔IO1的4号引脚接第一芯片U1的14号引脚，第一插孔IO1的5号引脚接第一芯片U1的37号引脚，第一插孔IO1的6号引脚接第一芯片U1的38号引脚，第一插孔IO1的7号引脚接第一芯片U1的5号引脚，第一插孔IO1的8号引脚接第一芯片U1的6号引脚，第一插孔IO1的9号引脚接第一芯片U1的12号引脚，第一插孔IO1的10号引脚接第一芯片U1的13号引脚第一插孔IO1的11号引脚接第一芯片U1的18号引脚，第一插孔IO1的12号引脚接第一芯片U1的36号引脚；
所述的无线接收模块包括第十二电阻R7、第十三电阻R4、第十四电阻R8、第二十一电容C11、第三芯片U3和第一天线E1；
第三芯片U3的1号引脚通过第十三电阻R4接第一天线E1，第三芯片U3的1号引脚通过第十四电阻R8接地，第三芯片U3的2、5号引脚悬空，第三芯片U3的3号引脚通过第二十一电容C11接地，第三芯片U3的4、6号引脚接十二电阻R7的两端，第三芯片U3的4号引脚接第一芯片U1的26号引脚，第三芯片U3的6号引脚接第一芯片U1的25号引脚，所述的第三芯片U3型号为LDB18。
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