基于ZIGBEE的无线压力测量系统(数据采集部分)

xxxx 小学院毕业设计（论文） 摘要 I 摘要 数据采集技术是信息科学的一个重要分支，它与传感器技术、信号处理技术 以及计算机技术共同构建了现代检测技术的基础。本文在分析了数据采集系统的 相关现状以及主要短距离无线通信技术的基础上，针对有线数据采集方式成本高、 不易扩展、移动性差等缺陷，设计并实现了一个基于 ZigBee 技术的低成本、低 功耗的无线数据采集系统。ZigBee 技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、率、 低成本的无线通信技术，工作在 2.4GHz 的 ISM 频段上，传输速率为 20kb/s- 250kb/s，传输距离为 10m-75m，主要用于短距离无线传输将 ZigBee 技术与数据 采集技术相结合，具有广泛的应用前景。 本课题基于当前数据采集系统的需要，以矿山单体液压支柱压力监测系统为 题，对矿山的压力进行检测，保证矿山的安全。采用基于 ZigBee 技术的无线单 片机 CC2430，设计并实现了无线压力数据采集的硬件电路。硬件电路主要包括 压力传感器的采样保持电路和电源电路。利用 IAR 开发环境对程序进行编写、下 载。 关键词：无线通信， ZigBee 技术， CC2430， 压力传感器，IAR xxxx 小学院毕业设计（论文） 摘要 II xxxx 学院毕业设计（论文） ABSTRACT II ABSTRACT Data acquisition is an important branch of information technology and is the foundation of modern measurement technology with sensor technology,signal processing technology and computer technology.Based on the research situation of data acquisition system and the main short-range wireless communication technology, a wireless data acquisition system based on ZigBee technology which has the features of low price and low power consumption was designed and realized aiming at solving the disadvantages of high price, unease extension and poor mobility of wired data acquisition. ZigBee technology is a bidirectional wireless communication technology with the features of short distance， low complexity, low power consumption，and low bit rate. It works at2.4GHZ ISM frequency，and its transmission rate is about 20kb/s-250kb/s，So ZigBee technology is mainly applied to short distance wireless communication. Data acquisition system which combines with ZigBee technology has a wide application prospect. This topic based on the current data acquisition system needs, to mine single hydraulic prop pressure monitoring system of mine pressure problem, testing, to ensure the safety of mine.Based on the ZigBee technology wireless single chip CC2430, the design and implementation of wireless pressure data acquisition hardware circuit.The hardware circuit including a pressure sensor in the sample and hold circuit and power supply circuit.The use of IAR development environment for the process to prepare, download. Key words: wireless communication, ZigBee technology, CC2430, pressure sensor, IAR xxxx 小学院毕业设计（论文） 目录 目录 摘要.I ABSTRACT.II 目录.1 1 绪论.1 1.1 课题的内容及背景.1 1.2 短距离无线技术比较.1 1.3 基于 ZigBee 数据采集系统的意义.2 1.4 论文的主要工作及结构.3 2 系统总体方案设计.4 2.1 系统的设计原则.4 2.2 系统的硬件的组成.4 2.3 关键技术的介绍.4 2.3.1 ZigBee 技术简介及主要特点.5 2.3.2 ZigBee 协议体系结构.6 2.4 ZigBee 无线芯片选取.8 2.4.1 CC2420 芯片主要特点及方案设计.8 2.4.2 CC2430 的主要特点及方案设计.10 2.4.3 无线芯片比较选择.12 2.5 压力传感器的选择.12 2.5.1 压力传感器简介.12 2.5.2 系统对传感器选择.14 2.5.3 传感器的比较选择.15 2.6 本章小结.16 3 数据采集部分硬件设计.17 3.1 硬件设计简图.17 3.2 无线传输模块的设计.17 3.3 主要模块的设计.18 3.3.1 采样保持电路.19 3.3.2 电源供电电路.19 3.5 本章小结.20 4 系统软件设计.21 4.1 开发环境的介绍及使用.21 4.2 整体软件设计.22 4.3 压力传感器软件设计.23 4.4 无线数据的发送.24 4.5 本章小结.25 5 实物的制作与调试.26 5.1 硬件调试.26 5.2 模拟实验一.26 5.2 模拟实验二.27 5.3 本章小结.27 xxxx 小学院毕业设计（论文） 目录 6 系统的总结和展望.28 6.1 本文总结.28 6.2 工作展望.28 参考文献.29 致谢.31 附录 A 模拟实验源程序.32 A.1 主程序 .32 A.2 数据发送子程序 .34 A.3 片内温度传感器程序 .36 A.4 DS18B20 传感器程序.37 附录 B 模拟实验二实物图 .42 xxxx 学院毕业设计（论文） 1 绪论 1 1 绪论 1.1 课题的内容及背景 数据采集技术是信息科学的一个重要分支，它与传感器技术、信号处理技术、 计算机技术一起构成了现代检测技术的基础。数据采集系统是综合利用计算机、 1 通信、测控等技术采集、记录和显示现场的各种物理参量，方便管理人员和现场 操作者参考的系统。在工业生产和控制中，应用这一系统可以采集工作业现场的 温度、湿度、电压、电流等诸多参数，将这些模拟信号转变成数字量并进行相应 的计算处理后，所得的结果可以反馈给用户或控制系统，从而提高产品质量、降 低成本。数据采集系统可以提供大量的动态信息，已广泛应用地质、医药器械、 雷达、通讯等领域。 2 本课题主要来源于矿山单体液压支柱压力监测。单体液压支柱所处地理位置 较为偏僻，压力监测系统需要及时对其矿山状态进行监测，反映故障，但生产现 场环境复杂，这些情况都导致了布线不方便，且升级维护费用昂贵，同时这些情 况的实时数据量都不大，使用一种低速低功耗的无线网络就可以很好的解决这些 问题。 在数据传输方式上，分为有线传输和无线传输两种。目前传统的数据采集系 统基本上是通过有线方式进行连接，有线传输具有传输速度快、可靠性高以及运 行稳定等优点，但是受到环境、应用对象的限制。在有些场合，如高腐蚀性、现 场无法实现明线连接等环境，采用传统的有线数据传输采集系统已经满足不了数 据采集与传输的需要。再则，为一次数据采集而架设有线网络的投资较大。在这 种情况下，无线方式是一种有效的替代方式。 随着射频技术、微电子技术及集成电路的进步，无线通信技术取得了飞速的 发展，无线通信的实现成本越来越低，传输速度越来越快，可靠性越来越高，并 且逐渐达到可以和有线网络相媲美的水平。工业环境下的无线数据通信技术是近 年来新的发展趋势，将无线技术引入数据采集领域，可以解决某些不便布线环境 下的数据采集问题，克服有线网络布线麻烦和维护困难的缺点，提高采集系统的 适应性。 本课题将传感器技术和新兴的无线通信技术相结合，力图通过数据传输的无 线化来达到工业现场中布线不便时对工业现场数据的采集。 1.2 短距离无线技术比较 短距离无线通信技术已在我们日常生活中得到了广泛的应用，目前主要有 Wi-Fi、蓝牙、IrDA、ZigBee 等。这几种无线个域网络协议，他们在不同的应 73 xxxx 学院毕业设计（论文） 1 绪论 2 用场景中作为无线网络的底层协议方案。其也有不同之处，如表 1.1 所示。 表 1.1 几种短距离无线技术比较 标准名应用重点电池寿命 （天） 传输距 离（米） 优点缺点 Wi-FiWeb 图像1-71100+速度高灵活性大安全性差，抗干扰比较 差 蓝牙手持设备 应用终端 1-71-10+价格便宜、方便开发成本高，最多容纳 节点数 8 个 IrDA遥控设备 移动设备 30-300+1-2体积小、功耗低通信过程不能移动，与 障碍可能中断 ZigBee监控设备10-1000+1-100+低功耗、低复杂度、 低成本、低速率 安全性较差 由上表可知，ZigBee 的传输速率是低，最高速率不超过 250KbpS，可见专门 为了矿山压力采集这类低数据量的场合设计，电池寿命最长，是通过 ZigBee 设 备大部分时间处于睡眠状态，激活时工作周期很短来实现低功耗的;网络节点大大 超过其他短距离传输技术，展示了高容量的节点;虽然和蓝牙和 WIFi 同处于 2.4GHZ 的频段，但是并不互相冲突。 通过对上述技术特点的比较和分析，在矿山中节点到路由节点最多 100 米的 有限范围内，控制网络非基于 ZigBee 的无线传感器网络莫属。引以为豪的低功 耗，通过电池节点设备可以工作 1 年甚至更久，用于数据采集和传输的网状网络， 网络上每个监测点只需在有限的时间内发送几个比特的数据，数据流是异步的， 并在数据等待时间上限制极小。而采用标准模块化的设计可以大大降低成本，20- 25OKbps 的低速率也能过满足数据采集和控制，由 ZigBee 联盟专门设计的安全 层则可以保证节点信息的不被泄露，毫无疑问，ZigBee 技术是矿山数据采集自动 化方案的最佳选择，搭建这样一个平台后也可以与其它网络的连接做到无缝连接。 1.3 基于 ZigBee 数据采集系统的意义 ZigBee 技术作为数据采集的技术载体，有着重要意义，它能够实现无线数据 采集的优点，还具有一些特有的优点： (l) 低功耗:在低耗电待机模式下，2 节 5 号干电池可支持 1 个节点工作 6- 24 个月，甚至更长。 xxxx 学院毕业设计（论文） 1 绪论 3 (2) 高度扩充性:ZigBee 可采用星状、对等网络结构，由一个主节点管理若干 子节点，最多一个主节点可管理 254 个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点 管理，最多可组成 65000 个节点的大网。 (3) 自组织功能:无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定 连接关系，组成结构化的网络。 (4) 自愈功能:增加或者删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等 等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应地调整，无需人工干预， 保证整个数据采集系统仍然能正常工作。 1.4 论文的主要工作及结构 根据本论文的实际情况，根据 ZigBee 技术，完成无线压力的数据采集部分 的硬件电路的设计和软件部分的设计。 本文的结构安排如下： 1.绪论：介绍选题的背景和意义，以及短距离无线通信技术的比较，阐述了 论文的研究重点，最后给出论文的结构安排。 2.系统的总体方案设计：确定系统的设计原则，给出系统的总体设计方案， 根据芯片比较，选定方案所用元件及讲述所用到的关键技术。 3.系统硬件设计：针对所选的方案，完成硬件电路的连接，并对部分电路的 原理及在系统中所完成的功能做详细的介绍。 4.系统的软件设计：介绍软件开发环境，系统的软件设计基于模块化的设计 思路，本论文中按照所完成不同的功能设计不同模块，给出系统的各部分模块的 程序流程图及其具体实现。 5.系统实物制作调试：根据软、硬件制作实物，进行模拟实验，进行调试分 析。 6.系统的总结与展望：根据软硬件调试的结果，以及系统整体调试情况，完 成系统的设计。总结本文的研究内容，针对系统在其他更高要求领域中的应用， 提出一些改进完善措施。 xxxxx 学院毕业设计（论文） 2 系统总体方案设计 4 2 系统总体方案设计 2.1 系统的设计原则 1、低功耗 考虑到系统应用于无法布线环境下的数据采集，因而采集的终端节点电源由 电池来提供，由于现场设备运行的长期性及更换电池的诸多不便，采集节点必须 具有低功耗，以确保系统在电池供电条件下能正常工作半年以上。 2、可靠性 抗干扰能力也是设计本系统时所考虑的重要因素之一，考虑到工业现场的工 作条件恶劣，各种干扰因素多，以及系统结构设计、元器件选择等因素，数据将 受到来自系统内部和外部的各种电气干扰，因此提高系统的抗干扰能力，从而保 证系统的可靠性是设计中的又一关键。 3、自组织性， 自适应性 采集终端设备位置的频繁更换和网络控制器的瘫痪等，都可能引起拓扑结构 的变化和无线通信不畅，从而使整个采集系统停止工作等。因此需要确保系统具 有自组织性和自适用性，以适应各种复杂的场合。 2.2 系统的硬件的组成 传感器 ZigBee 无线芯片 ZigBee 无线芯片 液晶显示 上位机 报警电路 无线通信 无线 图 2.1 基于 ZigBee 技术的无线压力测量系统的整体结构 由图 2.1 可知传感器与无线芯片的连接为数据采集部分，无线芯片与液晶的 连接为就地显示部分。两者之间通过无线传输的芯片的的发送和接收，紧密联系， 上位机主要功能就是，数据的存储和接收，数据的进一步处理和显示。 2.3 关键技术的介绍 xxxxx 学院毕业设计（论文） 2 系统总体方案设计 5 2.3.1 ZigBee 技术简介及主要特点 98 传统的无线技术，往往设备的成木高、体积大和能源消耗大，如果针对现实 中存在应用需求:传输的数据通常为小量的突发信号，数据量小，并要求实时传输， 往往无法满足。这种需求下，体积小、成木低、功耗小和传输速率低的短距离无 线通信技术基于 IEEE802.15.4 协议的无线传感器网络技术，越来越引起人们的 重视。 IEEE802.15.4 是新兴的无线通讯协议，是 IEEE 确定的低速个人区域网络标 准。该工作组成立于 2000 年 1 月，专注于规范一种廉价的，固定、便携或移动 设备使用的，低功耗、低成本、低复杂度、低速率的无线线连接技术，于 2003 年 12 月通过了第 1 个 802.15.4 标准。 2002 年，日木三菱电气公司、美国摩托罗拉公司、英国 Invensys 公司和荷兰 飞利浦半导体公司共同宣布加入 ZigBee 联盟，研发名为“ZigBee”的下一代无线通 信标准。ZigBee 联盟是为了在全球统一标准上实现简单可靠、低功耗、低价格、 无线连接的监测和控制产品，于 2004.12 发布首个 ZigBee 正式标准。ZigBee 从 IEEE802.15.4 标准开始着手，定义了允许不同厂商制造的设备相互兼容的应用纲 要。截至目前，该联盟大约己有 76 家成员企业，并在迅速发展壮大。涵盖了消 费类电子厂商、IP 服务提供商、半导体生产商及 OEM 商等，所有这些成员公司 都参加了负责开发 ZigBee 的 PHY 和 MAC 技术标准的 IEEE802.15.4 工作组。 ZigBee 标准的定义是以 802.15.4 标准的 PHY 及 MAC 层为基础的拓展，并 对网络层协议和 API 进行了标准化。ZigBee 定义了一个安全灵活的网络层，支持 种拓扑结构，在动态的射频环境中提供高可靠性的无线传输。此外，ZigBee 盟还 定义了应用层、安全管理、应用接口等规范。 ZigBee 技术的主要特点包括以下几个部分: (1) 低功耗: 在工作模式下，由于 ZigBee 技术的传输速率低，传输数据量小， 因此信号收发时间短；在非工作模式下，ZigBee 节点处于休眠状态。一般两节五 号电池支持长达 6 个月到 2 年的左右的使用时间。 (2) 可靠性:ZigBee 的媒体接入控制层(MAC 层)采用了碰撞避免机制，同时为 需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。 MAC 层支持确认的数据传输模式，要求每个发送的数据包都必须等待接收方的 确认信息，如果在传输过程中出现问题可以重新发送，从而建立了可靠的通信模 式。 (3) 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备 时延 30ms,休眠激活的时延是 15ms, 活动设备信道接入的时延为 15ms。因此 xxxxx 学院毕业设计（论文） 2 系统总体方案设计 6 ZigBee 技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。 (4) 网络容量大： 一个星型结构的 ZigBee 网络最多可以容纳 254 个从设备 和一个主设备， 一个区域内可以同时存在最多 100 个 ZigBee 网络, 而且网络组 成灵活。 （5） 安全性：ZigBee 提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查 功能,支持鉴权和认证， 采用了 AES-128 的加密算法,各个应用可以灵活确定其安 全属性。 2.3.2 ZigBee 协议体系结构 10 ZigBee 联盟制定的是一种低成本、低功耗，双向的无线通信技术标准。 ZigBee 的协议构架是建立在 IEEE802.15.4 标准之上的。IEEE802.15.4 标准定义了 ZigBee 的物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC);ZigBee 联盟则定义了 ZigBee 协 议的网络层(NWK)、应用层(APL)和安全服务规范。 ZigBee 协议栈结构体系见图 2.2，虽然基于标准的七层开放式系统互联 （OSI）模型，但仅对那些涉及 ZigBee 的层予以定义。IEEE802.15.4-2003 标准定 义了最下面两层：物理层（PHY）和介质接入控制层（MAC） 。ZigBee 联盟提供 网络层和应用层（APL）的设计，其中应用层的框架包括了应用支持子层（APS） 、 ZigBee 设备对象（ZDO）和由制造商制订的应用对象。 图 2.2 ZigBee 协议栈结构 xxxxx 学院毕业设计（论文） 2 系统总体方案设计 7 1、物理层 物理层提供的服务是由硬件和软件共同实现的，定义了物理无线信道(对于 2.4GHz频段，有16个信道，编号为11-16)和MAC子层之间的连接，提供物理层数 据服务(PLDE)和物理层管理服务(PLME)。通过该接可以唤醒层管理服务功能， 同时也负责维护与物理层相关的一些管理对象的数据库(PIB)。物理层通过物理层 数据服务接入点(PD.SAP)和物理层管理实服务接入点（PLME.SAP)与MAC层通信， PD.SAP支持在对等的MAC层实体间进行MAC协议数据单元传送，PLME.SAP则 在MAC层管理实体之间提供管理命令的传送。 物理层主要完成以下几项任务：开启和关闭无线收发机、能量检测（ED） 、 链路质量指标（LQI） 、空闲信道评估（CCA） 、信道选择、数据发送和接收。 2、MAC 层 与物理层类似，MAC层也包括管理实体(MLME)和数据实体(MLDE)。MAC 层管理实体提供可以唤醒MAC层管理服务的服务接口，同时也维护一个与MAC 层相关的管理对象数据库(MIB)。MAC层与物理层之间通过PLME.SAP和PD.SAP 进行通信，通过MAC数据实体服务点(MLDE.SAP)和MAC层管理实体服务接入点 向相关子层提供MAC层数据和管理服务。另外，MAC层能支持多种LLC标准， 通过业务相关会聚子层(SSCS)协议承载8022类型的LLC标准。 MAC子层处理所有物理层无线信道接入，主要功能有:网络协调器产生网络 信标；与信标同步；支持个域网(PAN)链路的建立和断开；为设备的安全提供支 持；信道接入方式采用载波监听多址接入/冲突避免机制(CSMA/CA)；处理和维 护保护时隙(GTS)机制；在两个对等的MAC实体之间提供一个可靠的通信链路。 3、网络层 网络层对于ZigBee协议栈非常重要，每一个ZigBee节点都包含网络层，网络 层主要实现组建网络，为新加入网络访分配地址、路由发现、路由维护等。另外 网络层还提供一些必要的函数，确保ZigBee的MAC层正常工作，并且为应用层提 供合适的服务接口，这种结构使得网状网络的应用基本能够实现。为了向应用层 提供其接口，网络层提供了两个必须的功能服务实体，它们分别为网络数据服务 实体(NLDE)和管理服务实体(NLME)。NLDE通过网络层数据服务实体服务接入 点提供数据传输服务，网络层管理实体(NLME)通过网络层管理实体服务接入点 提供网络管理服务。网络层管理实体利用网络层数据实体完成一些网络的管理工 作，并且，网络层管理实体完成对网络信息的维护和管理。 4、应用层 ZigBee应用层由三个部分组成，APS子层、ZDO(包含ZDO管理平台)和制造 商定义的应用对象。APS子层的任务是维护绑定表和在绑定设备之间传递信息。 xxxxx 学院毕业设计（论文） 2 系统总体方案设计 8 ZDO负责定义设备在网络中的角色(如ZigBee协调器或终端设备)、发现设备并决 定设备所能提供的应用服务、初始化并响应绑定请求和在网络设备之间建立安全 关系。 应用支持子层给网络层和应用层通过ZigBee设备对象和制造商定义的应用对 象使用的一组服务提供了接口，该接口提供了ZigBee设备对象和制造商定义的应 用对象使用的一组服务。通过两个实体提供这些服务:数据服务和管理服务。APS 数据实体(APSDE)通过与之连接的SAP，即APSDE-SAP提供数据传输服务。APS 管理实体(APSME)通过与之连接的SAP，即APSME-SAP提供管理服务，并且维护 一个管理实体数据库，即APS信息库(NIB)。 5、安全服务层 ZigBee 提供的安全服务包括密钥建立，密钥运输、帧保护和设备管理的方法。 ZigBee 的安全层的构架包括协议栈中三个层次的安全机制，MAC 子层，网络层 和 APS 层主要负责各自的数据帧的安全传输。另外，APS 子层为建立和保持安全 关联提供服务，ZigBee 设备的安全策略和安全构架由 ZDO 管理。ZigBee 网络中 的安全密钥(security keys)主要是基于链接密钥(link key)和网络密钥(network key)。 APL 对等层之间的单播通信安全主要依靠两个设备共享的 128 位链接密钥来保证， 而多播(broadcast)通信安全则由网络中众多设备分享的 128 位网络密钥来保证。 这样信息接收者就能够知道确切的安全措施，也就是说信息接收者可以知道一个 数据帧是否被链路密钥或网络密钥加密了。 2.4 ZigBee 无线芯片选取 目前市场上上符合 ZigBee 标准芯片多种多样。ZigBee 联盟的各大芯片生产 商 Chipcon、Freescale、Ember、Jennic、RadioPu1se、OKI、Helicomm 等公司纷 纷推出各自的 ZigBee 无线解决方案。本论文主要使用 Chipcon 和 Ti 公司生产的 CC2420 和 CC2430 作为无线传输芯片，两者进行比较，确定无线芯片的选取。 2.4.1 CC2420 芯片主要特点及方案设计 1211 CC2420 是 Chipcon As 公司推出的首款符合 2.4GHz IEEE802.15.4 标准的射 频收发器。该器件包括众多额外功能，是第一款适用于 ZigBee 产品的 RF 器件。 它基于 Chipcon 公司的 SmartRF 技术，以 0.18um CMOS 工艺制成 只需极少外部 元器件，性能稳定且功耗极低。CC2420 的选择性和敏感性指数超过了 IEEE 标准 的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性。利用此芯片开发的无线通信设备 支持数据传输率高达 250kbps 可以实现多点对多点的快速组网。 CC2420 外围参考电路图，如图 2.3 所示，其芯片的主要特点如下： 工作频带范围： 2.4002.4835GHz。 xxxxx 学院毕业设计（论文） 2 系统总体方案设计 9 采用 IEEE802.15.4 规范要求的直接序列扩频方式。 数据速率达 250kbps 码片速率达 2MChip/s。 采用 O-QPSK 调制方式。 超低电流消耗（ RX:19.7mA,TX:17.4mA）高接收灵敏度（ -99dBm）。 抗邻频道干扰能力强 (39dB)。 内部集成有 VCO、LNA、PA 以及电源整流器，采用低电压供电 (2.13.6V)。 输出功率编程可控。 IEEE802.15.4 MAC 层硬件可支持自动帧格式生成、同步插入与检测、16bit CRC 校验、电源检测、完全自动 MAC 层安全保护(CTR,CBCMAC，CCM)。 与控制微处理器的接口配置容易(4 总线 SPI 接口)。 开发工具齐全。 图 2.3 CC2420 外围参考电路 根据 CC2420 的工作特点，CC2420 并不能直接接模拟量的传感器，而且就地 显示部分需要与低功耗单片机 MSP430 组成最小系统，才能接液晶及报警等电路。 其方案设计如图 2.4，本方案使用的传感器必须为数字量，若为模拟量，需要在 传感器与 CC2420 之间添加一个模数转换器。 xxxxx 学院毕业设计（论文） 2 系统总体方案设计 10 模拟量传感器 CC2420 CC2420MSP430 液晶显示 报警电路 无线通信 AD 转换模块 图 2.4 基于 CC2420 无线芯片设计方案 2.4.2 CC2430 的主要特点及方案设计 141310 CC2430 单片机是 TI 公司（德州仪器）生产的一款专用于 IEEE802.15.4 和 ZigBee 协议通信的片上系统解决方案。其 RF 内核是基于工业领先的射频通信芯 片 CC2420。在单个芯片上集成了 CPU、存储器、常用片内外设和 RF 射频单元。 它具有 1 个 8 位 CPU（8051），主频达 32MHZ，具有最大 128 KB 可编程 FLASH 和 8KB 的 SRAM，片内外设非常丰富，主要包括 1 个 8 通道 8 位至 14 位 可编程 ADC 转换器、4 个定时器（其中包括一个 MAC 定时器）、2 个 USART，1 个 DMA 控制器、1 个 AES128 协同处理器、1 个看门狗定时器、1 个 内部稳压器、21 个可编程 I/O 引脚。I/O 引脚可配置为通用 I/O，也可配置为外 设专用引脚。I/O 口在输入时有上拉和下拉能力。全部 21 数字的 I/O 引脚都具有 响应外部的中断能力。如果需要外部设备，可对 I/O 引脚产生中断，同时外部外 部中断时间也能被用来唤醒休眠模式。CC2430 芯片采用 0.18m CMOS 工艺生 产，在接收和发射模式下，电流损耗分别低于 27mA 和 25mA。具有 3 种休眠模 式,从休眠模式转换到正常模式仅需 54us，特别适合要求电池长期供电的应用场合。 CC2430 外围参考电路如图 2.5，其芯片主要特点如下： 高性能和低功耗的 8051 微控制器核。 集成符合IEEE802.15.4标准的2.4 GHz的RF无线电收发机。 优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性。 32，64，128KB在线系统可编程FLASH。 xxxxx 学院毕业设计（论文） 2 系统总体方案设计 11 在休眠模式时仅0.9A 的电流功耗，外部的中断或RTC 能唤醒系统。 在待机模式时少于0.6A 的流耗，外部的中断能唤醒系统。 从低功耗到正常工作模式需要的时间极少。 多通道DMA控制器，非常少的外部组件。 硬件支持CSMA/CA 功能。 较宽的电压范围（2.03.6 V）。 支持数字RSSI/LQI指示。 具有电池监测和温度传感器。 8通道814 位模数转换的ADC。 集成 AES 安全协处理器。 带有 2 个强大的支持多组串行协议的USART。 1个符合IEEE802.15.4 规范的MAC定时器，1个16位定时器和2个8位定时 器。 21个通用I/O引脚，其中有2个具有20mA灌电流和拉电流能力。 ZigBee/802.15.4全兼容的硬件、物理层。 强大和灵活的开发工具。 12 XTAL2 12 XTAL1 C441C