基于射頻技術(shù)在糧倉無線測試終端應(yīng)用電路設(shè)計

糧食的安全存儲是關(guān)系到國計民生的戰(zhàn)略大事，科學保糧具有重要的社會意義與經(jīng)濟價值。糧倉監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對糧食溫度、濕度和氣體濃度等參數(shù)的采集、存儲和向監(jiān)控中心傳送數(shù)據(jù)以及執(zhí)行監(jiān)控中心的指令等功能。傳統(tǒng)的糧倉監(jiān)控系統(tǒng)中糧倉與監(jiān)控中心大多采用RS-485等有線連接的數(shù)據(jù)通信方式，使得系統(tǒng)抗干擾差、連線繁多、擴展困難;當一個節(jié)點出現(xiàn)問題時還會影響整個系統(tǒng)，不利于糧倉的監(jiān)控與管理。為此，本文給出了一種基于射頻技術(shù)的糧庫無線監(jiān)控系統(tǒng)。

無線通信終端的硬件設(shè)計

無線通信終端由無線收發(fā)芯片和微控制器組成。本系統(tǒng)中的無線通信終端采用CC1020為收發(fā)芯片，PIC16F73單片機為微控制器。CC1020是 基于SmartRF技術(shù)的全集成無線收發(fā)芯片。它工作在402-470MHZ、804-940MHZ等 ISM(Industrial， Scientific and Medical)與SRD(Short Range Device)頻段，采用頻移鍵控(FSK)調(diào)制，集成鎖相環(huán)(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)、調(diào)制解調(diào) 器(DEMOD)等功能，具有低電壓、低功耗、高靈敏度、傳輸距離遠、尺寸小等優(yōu)點，與很少的一些外圍器件搭配就可以設(shè)計成強大的具有無線通信功能的嵌入式系統(tǒng)。

PIC16F73是低功耗、高性能的8位單片機，采用雙總線結(jié)構(gòu)(指令總線和數(shù)據(jù)總線分離)和精簡指令結(jié)構(gòu)，具有8Kb的Flash、192字節(jié) 的片內(nèi)RAM、串口和SPI接口，很好的滿足了本終端對微控制器的要求。CC1020有32個引腳，它通過PDI、PDO、PCLK和PSEL這四個引腳 與PIC16F73單片機的I/O端口相連，CC1020的應(yīng)用原理圖如圖2所示。

圖2. CC1020的應(yīng)用電路示意圖

在對無線通信終端進行印刷電路板(PCB)的設(shè)計時，需要注意以下幾個問題：

(1)雖然CC1020外圍器件少，集成度高，并集成了基帶處理，設(shè)計比較方便，但由于高頻電路的特性，加上CC1020的混和電路信號設(shè)計，因此PCB的設(shè)計直接關(guān)系到射頻性能。為了獲得較好的射頻性能，PCB設(shè)計至少需要兩層板來實現(xiàn)，PCB分成射頻電路和控制電路兩部分布線。

(2)為了減少分布參數(shù)對性能的影響，在PCB中應(yīng)該避免長的走線，所有元器件的地線、AVDD連接線、VDD去藕電容必須離CC1020盡可能的近。CC1020的電源必須經(jīng)過很好的濾波，并且與數(shù)字電路的供電分離，在離電源腳AVDD盡可能近的地方用高性能的電容去藕，最好是一個小電容與大電容并聯(lián)。

(3)PCB板的頂層與底層最好敷銅著地，把這兩層的敷銅用較多的過孔緊密相連。所有的開關(guān)信號與控制信號都不能經(jīng)過RF_IN和RF_OUT的電感附近。

利用射頻技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)具有耗資小、體積小、使用靈活和易于擴展等優(yōu)點，為無線監(jiān)控系統(tǒng)提供了一個較好的選擇。本文給出了基于射頻技術(shù)的糧倉無線監(jiān)控系統(tǒng)，描述了糧倉無線監(jiān)控系統(tǒng)的組成、原理和設(shè)計，并重點闡述了基于CC1020射頻芯片和PIC單片機的無線通信終端的硬件和軟件設(shè)計。