基于Zigbee的远程无线收发全功能设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于Zigbee的远程无线收发全功能设备，其包括MCU主控电路、无线通信模块电路、信号收发处理电路、按键模块电路、显示模块电路、串口通信电路、USB下载电路、调试电路、存储电路、IO口扩展电路和电源模块所述的设备采用MSP430FG439+A7153+RFX2411的远程无线收发方案，不仅改变了传统的Zigbee无线通信方案，使得MCU不再绑定在射频收发芯片中，增强了系统的灵活性以及MCU的处理能力，易于实现外围设备的扩展；另外，A7153的应用还降低了设备复杂度，节省元器件，降低成本，并大大降低了MCU的负担及功耗；而REX2411的应用则有效增大了信号发射功率，降低了系统的噪声系数NF，延长了无线信号传输距离。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
基于Zigbee的远程无线收发全功能设备
本技术属于无线通信的
，更具体的说，本技术涉及一种基于Zigbee的远程无线收发全功能设备。
技术介绍
对于家庭控制、工业自动化等应用来说，现在常用的无线通信方案有W1-Fi，UffB,IrDA, NFC以及ZigBee技术。W1-Fi的传输速率快，可达到百米，但是成本高、功耗大；UWB的传输速率高，发射功率低，但通信距离短；蓝牙传输速率高，但传输范围小，节点功耗大；IrDA传输距离较短，而且只能同时连接两台设备，无法进行灵活组网；NFC传输距离短。而ZigBee技术在无线通信应用领域具有低成本、低功耗、低复杂度的特点。Zigbee芯片的种类已经越来越多，如使用较广泛的CC2530，以及MC13192、AT86RF230、MRF24J40，而这些芯片都有一个共同特点，即芯片本身带有MCU，由于芯片本身既要负责信号收发又要负责信号处理，这就导致MCU的处理能力很有限，功耗大，而且功能扩展能力也较差。其次，在应用这些芯片进行无线通信研究时，由于芯片本身的发射功率都很小，加上其接收灵敏度也固定在一定的范围之内，这样就限制了无线传感器网络的通信距离，实际的传输距离也只有几百米不等。而有些特定的场合中，要求无线通信节点间的距离要有IKm或者更远。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述技术问题，本技术的目的在于提供一种基于Zigbee的远程无线收发全功能设备。本技术所述的设备不仅能够实现远程无线有效接收信号及发送信号，而且还减少了设备成本，降低了装置复杂度。为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案:一种基于Zigbee的远程无线收发全功能设备，用于远程无线接收各类传感器所采集的信号以及远程无线发送指令信号，其包括MCU主控电路、无线通信模块电路、信号收发处理电路、按键模块电路、显示模块电路、串口通信电路、USB下载电路、调试电路、存储电路、IO 口扩展电路和电源模块；所述的MCU主控电路分别与无线通信模块电路、按键模块电路、显示模块电路、串口通信电路、USB下载电路、调试电路、存储电路、IO 口扩展电路和电源模块11相连；所述的无线通信模块电路分别与MCU主控电路、信号收发处理电路、IO 口扩展电路、电源模块相连；所述的信号收发处理电路分别与无线通信模块电路和电源模块相连；所述的显示模块电路分别与MCU主控电路和电源模块相连；所述的串口通信电路分别与MCU主控电路和电源模块相连；所述的USB下载电路分别与MCU主控电路和电源模块相连；所述的IO 口扩展电路分别与MCU主控电路和无线通信模块电路相连；所述的电源模块分别与MCU主控电路、无线通信模块电路、信号收发处理电路、显示模块电路、串口通信电路和USB下载电路相连。其中，所述的MCU主控电路核心处理器选用MSP430FG439。MSP430FG439是一款具有超低功耗的MCU，在便携式测量应用中延长了电池寿命，具有面向各种应用的不同外设集架构，允许唤醒低功耗模式，具有16位寄存器和常数发生器、数控振荡器(DCO)、配置A/D转换器，双12位D/A转换器、三个可配置的运算放大器，一个同步/异步通信接口(USART)、DMA和液晶显示(IXD)驱动器。MSP430FG439主要用于传感器采集数据的处理、接收、发送，可以将接收的数据进行处理以后通过RS232串口通信传至上位机PC进行相关操作，也可以将上位机传来的指令信号经无线通信模块、信号收发处理电路发送出去达到远程控制设备的目的。其中，所述的无线通信模块电路核心处理器选用A7153，A7153是一款高性能，低功耗的2.4GHz IEEE802.15.4收发器(直接序列扩频在IEEE802.15.4定义的)。它集成了 PHY和MAC功能的单芯片解决方案。A7153集成了低噪声放大器(LNA)，混频器，片上滤波器，功率放大器(3.5dBm)，频率合成器和基带调制解调器，A7153主要用于无线信号的接收和发送处理。其中，所述的信号收发处理电路3核心处理器选用RFX2411，RFX2411是一个完全集成的射频前端单芯片，集成了所有的RF功能所需要的ZigBee应用。RFX2411架构集成了PA，低噪声放大器(LNA)，发送和接收切电路，相关的匹配网络。它还包括旁路模式，以提高系统的灵活性。此芯片专为使用2.4GHz ISM频段，支持802.15.4ZigBee标准。RFX2411具有简单和低电压CMOS控制逻辑，集成了 PA功率检测电路，RFX2411的作用主要是通过功率放大增大发射功率、降低系统噪声系数NF，改善无线信号传输性能，提高信号接收灵敏度。其中，所述的按键模块电路选用5个按键经上拉电阻与所述的MCU主控电路相连，主要作用是辅助系统完成复位功能、设定全功能设备状态为路由器、协调器或者传感器节点功能以及设置数据的发送和接收功能。其中，所述的显示模块电路5由5个LED指示灯以及I个IXD液晶显示屏组成，IXD显示屏采用JXD1602E，并通过2个NPN三极管MJE13003组成电路控制IXD背光灯的开与关，LCD液晶屏主要用来显示全功能设备为协调器或者路由器时的工作状态信息以及接收、发送数据的信息。LED指示灯部分主要用来指示设备工作状态。其中，所述的串口通信电路6采用I个PNP三极管、I个NPN三极管、5个电阻、I个电解电容以及2个二极管组成电路作为TTL电平与RS232-EIA电平转换电路，采用此种电路代替传统电平转换芯片，电路简单，成本低廉，易于实现TTL电平与RS232-EIA电平之间的转换。其中，所述的USB下载电路转换芯片选用CH341T，CH341T是一款提供异步串口、打印口、并口和同步串行口的转换芯片，在UART模式下，CH341T提供了交互式的速率控制信号，如串口发送使能，串口接收准备等，还提供常用的MODEM通信信号，CH341T还支持一些常用的同步串行接口，如 2 线(SCL, SDA)和 4 线接口 (CS，SCK，MISO/CLK/SDI/DIN 和 MOSI/SD0/D0UT)，CH341T主要结合MCU完成USB功能，用于下载程序设置全功能设备的工作状态是路由器还是协调器。其中，所述的存储电路核心芯片选用AT45DB161，AT45DB161是一款串行接口的FLASH存储器，AT4OTB161支持RapidS串行接口，适用于要求高速操作的应用，RapidS串行接口兼容SPI，最高频率可达66ΜΗζ，ΑΤ4?Β161的存储容量为17，301，504位，AT4OTB161还包含2个512/528字节的SRAM缓冲区，DataFlash通过RapidS串行接口顺序访问数据，简单顺序访问机制极大的减少了有效引脚的数量，AT4OTB161低功耗的特点适合本系统需要，在此作用主要是作为MCU的外扩存储器，扩展MCU的存储能力，提升MCU的性能。其中，所述的IO 口扩展电路10包括M⑶扩展以及A7153扩展，主要用于连接各类型传感器及开关设备，使全功能设备作为传感器节点时功能不单一。其中，所述的电源模块提供两组供电方式，一是外接直流5V电源转3.3V方式，此方式中采用电阻电容及NPN三极管、二极管组成5V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Zigbee的远程无线收发全功能设备，其特征在于：包括MCU主控电路(1)、无线通信模块电路(2)、信号收发处理电路(3)、按键模块电路(4)、显示模块电路(5)、串口通信电路(6)、USB下载电路(7)、调试电路(8)、存储电路(9)、IO口扩展电路(10)和电源模块(11)；所述的MCU主控电路(1)分别与无线通信模块电路(2)、按键模块电路(4)、显示模块电路(5)、串口通信电路(6)、USB下载电路(7)、调试电路(8)、存储电路(9)、IO口扩展电路(10)、电源模块(11)相连，所述的无线通信模块电路(2)分别与MCU主控电路(1)、信号收发处理电路(3)、IO口扩展电路(10)、电源模块(11)相连，所述的信号收发处理电路(3)分别与无线通信模块电路(2)、电源模块(11)相连，所述的按键模块电路(4)与MCU主控电路(1)相连，所述的显示模块电路(5)分别与MCU主控电路(1)、电源模块(11)相连，所述的串口通信电路(6)分别与MCU主控电路(1)、电源模块(11)相连，所述的USB下载电路(7)分别与MCU主控电路(1)、电源模块(11)相连，所述的调试电路(8)与MCU主控电路(1)相连，所述的存储电路(9)与MCU主控电路(1)相连，所述的IO口扩展电路(10)分别与MCU主控电路(1)、无线通信模块电路(2)相连，所述的电源模块(11)分别与MCU主控电路(1)、无线通信模块电路(2)、信号收发处理电路(3)、显示模块电路(5)、串口通信电路(6)、USB下载电路(7)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于Zigbee的远程无线收发全功能设备，其特征在于:包括MCU主控电路(I)、无线通信模块电路(2)、信号收发处理电路(3)、按键模块电路(4)、显示模块电路(5)、串口通信电路(6)、USB下载电路(7)、调试电路(8)、存储电路(9)、IO 口扩展电路(10)和电源模块(11);所述的MCU主控电路⑴分别与无线通信模块电路(2)、按键模块电路⑷、显示模块电路(5)、串口通信电路(6)、USB下载电路(7)、调试电路⑶、存储电路(9)、IO 口扩展电路(10)、电源模块(11)相连，所述的无线通信模块电路(2)分别与MCU主控电路(I)、信号收发处理电路(3)、IO 口扩展电路(10)、电源模块(11)相连，所述的信号收发处理电路⑶分别与无线通信模块电路(2)、电源模块(11)相连，所述的按键模块电路⑷与MCU主控电路⑴相连，所述的显示模块电路(5)分别与MCU主控电路(I)、电源模块(11)相连，所述的串口通信电路(6)分别与MCU主控电路(I)、电源模块(11)相连，所述的USB下载电路(7)分别与MCU主控电路(I)、电源模块(11)相连，所述的调试电路⑶与MCU主控电路⑴相连，所述的存储电路(9)与MCU主控电路⑴相连，所述的IO 口扩展电路(10)分别与MCU主控电路(I)、无线通信模块电路(2)相连，所述的电源模块(11)分别与MCU主控电路(I)、无线通信模块电路(2)、信号收发处理电路(3)、显示模块电路(5)、串口通信电路(6)、USB下载电路(7)相连。2.根据权利要求1所述的基于Zigbee的远程无线收发全功能设备，其特征在于:所述的MCU主控电路(I)核心处理器选用MSP4...

【专利技术属性】
技术研发人员：林必毅，连磊，贾平，李振营，黄林，李想，
申请(专利权)人：合肥赛为智能有限公司，
类型：实用新型
国别省市：