zigbee网络拓扑结构及节点设计

3.2硬件整体设计

在网络节点硬件平台中，cc2530需要实现的功能以及外围模块主要有3个部分：通过a/d口控制传感器模块进行数据采集;控制无线rf模块完成数据收发;通过i/o口相应主机控制。传感器采集的数据也可通过i/o口与微处理器相连，通过rs232接口可实现网络节点与pc机的通信[3]。外围硬件电路原理图如图4所示。

图4 网络节点硬件参考电路图

由于cc2530芯片内集成了许多特色功能模块，因此，其典型的外围电路也就非常简洁。其中，主时钟晶振采用32mhz无源晶振以及32.768khz时钟晶振;无线rf模块外围电路采用无巴伦的阻抗匹配网络，天线使用50欧鞭状负极性天线，具体的元器件封装信息参见附表所示。

附表 网络节点封装信息表

为了更好提高芯片内部电压精度，输入电压应采用调制后的3.3v稳压电源，接内部参考电压的外围电阻r301精度要在0.5%以上，且选用质量较好的电感、电容等器件。为了指示网络节点的运行状态，在硬件设计中加入两个状态指示灯，使用220欧的限流电阻，分别接在微处理器芯片的p10、p11口，用于指示设备入网、退网等状态，方便开发人员观察，指示灯为可选电路，可根据需求选择使用。

3.3 pcb设计

cc2530的zigbee网络节点pcb设计是硬件设计的关键，它同时具备数字电路与高频电路的特点。在元件布局尽量紧凑、美观;在数字信号线走线上做到自然、平滑;高频部分包括匹配电感、电容布局尽量独立、避免干扰，并符合天线特性;节点接口分布采用ti标准接口形式，结构稳固可靠。由于cc2530集无线收发和微处理器于一体，只需要极少的外围辅助电路[3]，因此pcb的设计要完全适合无线传感器网络应用。本设计中zigbee网络节点pcb图和实物如图5所示。pcb板的尺寸为长宽高25mm×41mm×1.6mm，接口为11×2双排插针，间距2.54mm。接口管脚定义为ti的标准接口。

图5 通信模块图

3.4 硬件测试

经实地测量，在不加功率增益的情况下有效传输距离120米;最大输出功率10dbm;接收灵敏度-97dbm;功耗方面：接收模式24ma，发送模式29ma，低功耗模式0.4ua。该设备具有功能模块专一、接口稳固通用的特点，8路模拟量输入接口，4路数字量输入输出接口，2路数字量输出接口和1个rs232接口。

4 结束语

本文介绍了zigbee网络节点设计要求、性能特点与构建框架和较为详尽的设计过程;给出了外围电路的设计以及实际设计出的实物和元器件参数;无线射频部分的特点和pcb设计中的注意事项。

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