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无线终端测试电子电路设计图集锦 —电路图天天读(2)

无线终端测试电子电路设计图集锦 —电路图天天读(2)

TOP2 串行通信模块电路设计
  主机单片机接收到nRF24L01($1.4400)的数据后,经MAX232($2.0686)电平转换可实现单片机程序下载与升级,同时可实现单片机与PC 机(上位机)的通信,以便将显示数据信息通过此电路传送到PC 机,并存PC 机上显示,其串行通信电路如图6所示。

  


  本文提出了一种针对无线数据传输问题的解决方案,该方案基于nRF24L01($1.4400)来设计无线温度采集系统。该系统采用低功耗、高性能单片机 STC12C5A08S2和温湿度传感器DHT11来构成多点、实时温湿度监测系统,最后在PC 机上完成配置、显示和报警等功能。该系统使用方便,扩展十分容易,可广泛应用于各种工农业生产和养殖等场合。
  射频技术在粮仓无线测试终端应用电路设计
  粮食的安全存储是关系到国计民生的战略大事,科学保粮具有重要的社会意义与经济价值。粮仓监控系统主要完成对粮食温度、湿度和气体浓度等参数的采集、存储和向监控中心传送数据以及执行监控中心的指令等功能。传统的粮仓监控系统中粮仓与监控中心大多采用RS-485($14.5000)等有线连接的数据通信方式,使得系统抗干扰差、连线繁多、扩展困难;当一个节点出现问题时还会影响整个系统,不利于粮仓的监控与管理。为此,本文给出了一种基于射频技术的粮库无线监控系统。
  无线通信终端的硬件设计
  无线通信终端由无线收发芯片和微控制器组成。本系统中的无线通信终端采用CC1020($3.7250)为收发芯片,PIC16F73($3.2700)单片机为微控制器。CC1020($3.7250)是基于SmartRF($151.9800)技术的全集成无线收发芯片。它工作在402-470MHZ、804-940MHZ等 ISM(Industrial, Scientific and Medical)与SRD(Short Range Device)频段,采用频移键控(FSK)调制,集成锁相环(PLL)、压控振荡器(VCO)、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)、调制解调器(DEMOD)等功能,具有低电压、低功耗、高灵敏度、传输距离远、尺寸小等优点,与很少的一些外围器件搭配就可以设计成强大的具有无线通信功能的嵌入式系统。PIC16F73($3.2700)是低功耗、高性能的8位单片机,采用双总线结构(指令总线和数据总线分离)和精简指令结构,具有8Kb的Flash($44.9500)、192字节的片内RAM、串口和SPI接口,很好的满足了本终端对微控制器的要求。CC1020($3.7250)有32个引脚,它通过PDI、PDO、PCLK和PSEL这四个引脚与PIC16F73($3.2700)单片机的I/O端口相连,CC1020($3.7250)的应用原理图如图2所示。

  


  图2. CC1020($3.7250)的应用电路示意图


  测试终端两种电源电路设计攻略
  在多功能智能仪器仪表中,在不同的工作现场,有时需要不同的供电方式。目前来说,在电源的研究方面,冗余电源和多种供电方式是现在的研究热点。冗余技术已经比较成熟,应用也比较广泛,现在很多仪器仪表都是基于冗余电源设计的。多种供电方式应用的也比较多,但是把多种供电方式集成于同一电子产品中的还不多。本文实现了两种供电方式的设计,并使其应用于多功能手持测试终端,有效降低产品的成本,并且为设备维护带来了方便。
  总线供电电路
  总线供电系统就是通过总线给挂在总线的设备提供电压,本设计能给设备提供5 V、3.3 V和1.8 V的电压。因为RJ45输出标准的+24 V,为了得到5 V、3.3 V和1.8 V的电压,必须进行电平转换。本设计是通过LM2576-5($0.9272)、ASlll7-1.8和ASlll7-3.3电源转换芯片,得到所需的电压。总线供电电路如图1所示。

  


  RJ45提供的24 V电压通过电阻熔丝,输入到电压转换芯片LM2576-5($0.9272)HV的VIN端,从FOB输出5 V的电压VCCl。VCCl经过去耦和滤波后,输入到电压转换芯片ASlll7-1.8V和ASlll7-3.3V的IN端,得到1.8 V的电压和3.3 V的电压DVCC。同时,总线供电也可以给锂电池提供充电电压,锂电池充电控制芯片的充电电压是3.5~7 V,所以可以用VCCl为其充电。具体实现时,在VCCl和MAXlll5的DC输入之间设计了一个充电开关。当采用总线充电时,把开关打到开的位置;当采用充电适配器充电时,把开关打到关的位置。
  锂电池供电电路设计
  在锂电池供电系统中,电池输出电压经过 TPS60110($0.9000)、 TPS60l00电源芯片,电平转换后,得到所需的5 V、3.3 V和1.8 V电压。在充电电路中,MAXl555作为控制芯片。MAXl555通过充电接口和AC适配器电源为单节锂离子(Li+)电池充电。它不需要外部FET或二极管,可以接受最高7 V的输入电压。片上温度限制简化了PCB布局,通过优化充电速率,可以在电池状况和输入电压处于最糟糕的情况下不受散热问题的制约。当达到MAXl555 温度限制时,充电器并不关断,而是逐渐降低充电电流。电池充电电路如图2所示。

  


  充电电压输入到VCC_PLUG,开始给锂电池充电,指示灯D1变亮,表明充电完成。
  为了得到3种规格的电压(5 V、3.3 V和1.8 V),需要对锂电池的输出电压实行电平转换,这里选择TPS601lO和TPS60100($0.9000)两款集成DC-DC的电荷泵芯片。TPS60110($0.9000)能输出5 V±0.2 V的电压,TPS60100($0.9000)能输出3.3 V±O.132 V的电压。两款芯片具有如下特点:
  ①最高可以输出300 mA的电流;
  ②具有较宽的输入电压范围;
  ③低功耗输出时具有能量存储功能;
  ④能很好地抑制电磁干扰。
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