毕业答辩-基于CC2420移动传感器网络节点的硬件设计.pptVIP

 专业：电气工程及其自动化 答辩人：邱胜国 指导老师：黄成 基于CC2420移动传感器网络节 点的硬件设计 论文题目： 南京理工大学自动化学院 2009年6月7日 课题背景及任务 无线传感器网络是一类全新的综合的信息获取和处理技术，它综合了传感器技术、嵌入式技术、网络技术、无线通信技术及分布式信息处理技术等。无线传感器网络的概念是基于一个简单的等式：传感技术加上中央处理器，再联合无线通信技术就形成了数以千计的潜在应用可能。其特有的优点使这种网络在军事、环境监测、医疗护理、交通管理、现代物流、仓储管理、智能家居等广泛的领域具有很大的应用前景，因此在兴起之初就得到了广泛的关注，成为近期国际国内研究的热点之一。 本人毕业设计任务是以低功耗的ATmega128L单片机为数字核心，以 CC2420芯片为无线传输模块，设计了体积小、功耗低、通讯可靠、效率高的无线传感器网络节点，驱动电机使小车进行按指令的运动，同时小车能通过GPRS芯片将自身位置信息等通过无线传输方式传送到用户终端。 硬件设计原理图 整体结构设计 通过系统的分析我们将整个系统分为四个大模块 数据处理模块 无线传输模块 串口通信模块 电源模块 数据处理模块 数据处理单元主要是MCU，选用Atmel公司高集成度的ATmegal28L微处理器。该微处理器基于先进的RISC结构，采用低功耗的CMOS工艺制造，最高可工作于8MHz时钟频率，是一款高性能、低功耗的8位微处理器。 数据处理模块原理图 无线传输模块 无线传输单元要求功耗低、体积小，具有一定的稳定性和可靠性，并且应当使用免申请的ISM频段。基于这些要求，本设计选用了当前技术较为成熟的CC2420无线通信模块。 无线传输模块与数据处理模块间通过串口通信 串口通信模块 串口通信单元主要为串口电平转换芯片，通过ATmega128L的USART口连接，工作电压应使用与节点统一的3.3V。本设计选用MAX3232串口芯片。串口通信单元电路如图 电源模块 系统初步设想采用4节1.5V电池供电，由于电池的电压偏低所以直接采用5V-3.3V的变压电路。 设计PCB图 3D效果图 PCB制作流程 选择好SCH，PCB等文件的名字 （用英文，数字），加上扩展名。 制作原理图 制作PCB元件库 封装后生成网络表 建立PCB 布局 布线 手工修改线 检查 每个步骤差不多的时候要有备份一下，或有些步骤容易死机，破坏文件的时候要备份 PCB电路的制作过程 首先确认原理图连接正确，所有元件都具有编号和封装，如果没有的话在TOOLS里面选择Annotate…这个选项对元件进行标号，之后会自动生成表显示标号结果，之后确认封装：电阻： AXIAL0.3-AXIAL0.7 其中0.4-0.7指电阻的长度，本次设计统一使用AXIAL0.3 。瓷片电容：RAD0.1-RAD0.3。 其中0.1-0.3指电容大小，本次设计统一使用RAD0.2 只有单片机部分采用0805功率为0805 1/8W 。电解电容： 本次设计使用电解电容为1206，尺寸1206=3.2x1.6,功率为1/4W.集成块： DIP8-DIP40, 其中8－40指有多少脚，8脚的就是DIP8贴片电阻 当然，我们也可以打开C:\Client98\PCB98\library\advpcb.lib库来查找所用零件的对应封装。 封装填写好后进行电气规格检查在TOOLS里选择ERC…会自动检查原理图，如果没有错误就可以向PCB转换，转换时在DESIGN里面选择UPDATE PCB然后看有没有警告，没有的话一路点确定就可以得到PCB图了. 注：本次设计原理图是参照老师范本，封装可以从参照的原理图中查出 PCB板尺寸和板型选取 本设计的小车底盘和驱动板都采用凌阳61板声控小车的配套材料，所以尺寸要求需要符合凌阳61板。经过测量得，PCB板长取107mm，宽取73mm，四个角螺丝孔内直径3mm，外直径6mm，孔中心至板边缘距离为4mm[18]。 根据板子上的元件个数，选取双面双层板。 注：以上的过程为PCB制作所必须得，但是，本次设计是根据样板改制的，样板的右半部分为晶振，单片机和其他高频模块。这些在电路原理图中均没有变动，所以他们相对位置都不需要变动。而左半边，我发现PCB图中大部分电容连接比较烦乱，而且根据原理图可以轻易的化繁为简，采用这种方法自己布线后，PCB板比原来有了相当大的改善。 元件封装的选取以及元件的布局 电阻电容封装上文已经提到，这里就不说了，二极管采用AXIAL0.2封装。L7805采用TO-220，74LVC4245采用DB024贴片封装，6N137用的是8DIP封装。以上的芯片都是用的PC