基于cc2540的照明控制系統設計畢業設計-資料下載頁

　　

【正文】 動手去改動。 未來展望：在畢業設計中也牽涉到時間緊，任務重，其他事務等客觀原因的影響，使得沒能搞懂搞透這個通信協議，但是藍牙 BLE 的未來發展前景良好，我對它也是很感興趣，希望在以后的日子里繼續學習，從身邊應用做起，做出自己的藍牙臺燈、藍牙鼠標等等。 第 31 頁 7 謝辭 首先我要感謝我的母校 —— xx 大學。是它讓我圓了我的大學夢，有了上大學的機會。雖然在別人眼中我的學校不是那么好，但我并不這么認為，我在這里看到了很多優秀的老師和優秀的同學，是西華大學讓我在這四年里學到豐富的知識，讓我能適應社會。 然后要感謝指導我們的老師 —— xx 老師。他不僅帶我們做了這次的畢業設計，還教了我們更多書面之外的東西。我們不僅從 x 老師的身上學到了先進 實用的專業技能知識，更是學到了很多做人做學問的道理，這讓我們受益匪淺。 最后要感謝我的同學們，是他們的幫助和陪伴，讓我的大學四年過得十分快樂且充滿意義。如果不是遇見他們我的大學生活可能會完全不同。還要感謝我的父母，他們不辭辛勞地培養我，教育我，供我讀大學。 我想對他們說的只有感謝！ 第 32 頁 8 參考文獻 [1] 歐陽駿 陳子龍 黃寧淋 .藍牙 BLE 開發完全手冊 —— 物聯網開發技術[M]. 北京：化工出版社， 20xx,4. [2] 張紅，孫啟美，李鋒?；谒{牙技術的手機與 PC 通信的實現 [J].浙江：計算機時代， 20xx 年第 6 期 . [3] 金純、肖玲娜、羅緯 . 超低功耗 (ULP)藍牙技術規范解析 [M].北京： 國防工業出版社 ， 20xx,5. [4] 金純等編著，藍牙協議及其源代碼分析 [M],國防工業出版社， 20xx 年。 [5] 李明亮，邢斌，藍牙硬件電路與藍牙核心技術及應用 [M]，北京電子科技出版社， 20xx 。 [6] 余生全， Bluetooth 協議棧 RFCOMM 協議層分析與設計 [J].小型微型機計算機系統 [J].20xx(9)： (10371040) [7] 梁軍學，郁 濱 .Linux 藍牙協議棧的 USB 設備驅動 [J].計算機工程，20xx,349(9)： 273275. [8] 李想，藍牙 RFCOMM 協議分析與實現 [J]，電子科技， 20xx(4)： (35— 40)。 [9] 李育林．藍牙技術的協議標準．通信技術及應用 [J]． 20xx(8)： (66— 67) 。 [10] 叢延奇，劉英莉，基于 MCU 實現藍牙與 PC 機之間 HCI 層傳輸 [J]，電子技術應用， 20xx 年第 11 期： P43P44。 第 33 頁 9 附錄 附錄一 電路原理圖 第 34 頁 附件二 相關設計設計軟件 第 35 頁 大學畢業設計外文資料翻譯 附件三 外文翻譯資料 驅動芯片 IW170600 介紹 TI CC2540 芯片介紹 CC2540 是一款低成本，低功耗，采用 systemonchip(SOC)技術的藍牙芯片。它的藍牙主從節點建立只需花費非常低的總材料成本。 CC2540 的內核是一款行業標準內優良的射頻收發器的增強型單片機 8051，其系統編程閃存為 8KB，同時支持許多其他強大的功能和外設。 CC2540 使整個系統可以在低功耗下正常運行，在此基礎上還有極低功耗的休眠狀態可選擇。 CC2540 還具有極短的啟動時間且在傳輸完數據后能迅速地關閉，這也使得整個系統功耗更低。 CC2540 有兩個不同的版本 cc2540f128/f256，區別在于 128 和256 KB 閃存。 特性介紹 工作電壓 : — I/O 口控制電平 : 0 — VCC z。 工作頻段 : 2400 — MHz 發射功率 : ≥ 3 dBm 低功耗 :低接收電流、發射電流，極低的睡眠電流 便于操作， 安全規范，支持 AES 安全加密和 24bit CRC 校驗 傳輸可靠，支持自適應跳頻技術 兼容 藍牙低功耗的 RF 收發器 。 只需一個晶體，即可滿足組網需要 。 內置 IEEE 媒體存取控制 (MAC)定時器，通用的 16 位和 2 個 8 位定時器，紅外發生電路各一個及支持多種串行通信協議的 USART 兩個 。 輸入 8～ 14 位 ADC8 路及通用 I/O 引腳 21 個，其中 2 個支持 20mA 輸入輸出 。 內置電池監視器和溫度傳感器 。 極高的接收靈敏度 (97dBm)和抗干擾性能 。 強大的 DMA 功能 。 硬件支持避免沖突的載波偵聽多路存取 (CSMACA)。 支持數字化的接收信號強度指示器 /鏈路質量指示 (RSSI/LQI)。 電流消耗小 (當微控制器內核運行在 32MHz 時， RX 為 ， TX 為 24mA)。 外圍電路簡單 。 處于工作模式 1 時電流為 ，喚醒系統僅需 530us，處于工作模式 2 時電流為 第 36 頁 大學畢業設計外文資料翻譯 1uA 并睡眠定時器 。處于工作模式 3 時電流為 ，外部中斷喚醒 。 8 KB SRAM 及 128/256 KB Flash 存儲器具備在各種供電方式下的數據保持能力 。 高級加密標準 (AES)協處理器 。 帶看門狗，支持硬件調試 。 小尺寸 QLP40 封裝， 6mm 6mm 應用廣范，全面支持 GAP、 ATT/GATT、 L2CAP 等低功 耗藍牙的主機和控制協議，支持 HIDS、 ANP、 BAS、 FMP、 HRT 等藍牙聯盟規范發布的低功耗藍牙應用 Profile?？啥ㄖ飘a品功能。 主電路設計介紹 本次設計中的藍牙控制模塊是基于德州儀器公司 (TI)的 CC2540 芯片開發的一款低功耗藍牙射頻控制模塊，是一款可應用各種短距離物聯網無線通信應用的無線射頻收發器。此模塊具有功耗低、體積小、傳輸距離遠、抗干擾能力強等特點。模塊帶有外擴天線接口和板載天線，在實際應用中可以選擇其一進行使用，當選擇外擴天線接口時，可根據用戶實際需要 ,選擇相應天線 。模塊采用郵票型接 口形式 ,端口完全對外開放，客戶使用時在免去射頻硬件設計難度的同時，在軟件和產品結構上具有更靈活的二次開發空間。該產品特別適合運用于基于藍牙 中低功耗藍牙的消費類電子產品，能提高操作的可靠性 。提高信號的傳輸距離和抗干擾性 。使信號傳遞不受障礙物影響 。還能實現解決不同電 子產品間的互操作問題，電池壽命也可顯著延長?？蓮V泛應用于： 低功耗藍牙系統 。PC、平板、手表等低功耗外圍設備 (HID 設備、遙控器等 )。運動、休閑、醫療設備等消費類電子產品 。智能儀表、數據采集等無線物聯傳感器網絡。 整個藍牙模塊是圍繞 CC2540 芯片為核心進行設計的一套最小系統外圍電路。電路中包括時鐘電路、通信接口電路及電源電路等。模塊中需要設計兩個時鐘電路，兩個時鐘電路都需外接，其中一個用兩個電容和一個工作頻率為 32MHz 的石英晶振實現，晶體整蕩器的兩腳分別與芯片管腳 22 和 23 相連，另一個則需接一個工作頻率為 的石英晶振和兩個電容來實現，晶體整蕩器的兩腳分別于芯片管腳 33 和 32 相連。濾波電容離芯片的模擬電源管腳與數字電源管越近濾波效果越好。芯片內置有一個 穩壓器來為其他所需工作電路提供穩定的電壓。但這個穩壓器需連 接一個去耦電容以提高電源工作時的穩定性，在電路設計中只需在 CC2540 芯片管腳 40 接一個 1uF 的電容便可實現。所有 P0、 P P2 口信號管腳、電源信號管腳以及復位信號管腳通過雙列排針接口與藍牙擴展節點板板相連。 當 CC2540 芯片在接收信號的工作狀態時，輸入信號進入芯片自帶的低噪放大器(LNA)。當 CC2540 芯片在發射信號的工作狀態時，輸出信號則通過功率放大器 (PA)來發出，此時管腳 25 的極性為正，管腳 26 的極性為負。由于本設計所采用的設計是不平衡 第 37 頁 大學畢業設計外文資料翻譯 天線設計，設計時使用的印制倒 F 天線技術是基于單級子天線技術 開發出來的，不屬于偶極子天線，所以必須使用巴倫阻抗匹配電路來進行射頻收發信號的阻抗匹配以達到讓射頻信號實現最佳傳輸的目的。 在設計阻抗匹配網絡電路時，有四種主流方案可用于用于阻抗匹配網絡電路設計以實現從射頻信號在通信時的高效傳輸，具體方案如下： 1 利用傳輸線的阻抗分布特性構成分布參數網絡來實現阻抗匹配。該方案匹配電路簡單，設計所需硬件資源少，但是對射頻電路加工精度有較高要求 2 用阻抗匹配芯片實現，此種情況下由于復雜的電路可以用一個匹配芯片代替，從而設計方便、電路集成度高。但是采用此方案需要購買專用阻抗匹 配芯片，使模塊成本預算增高。 3 變壓器阻抗匹配 4 采用由電抗元件電容 C、電阻 R 以及電感 L 等分立元件組合成的 L 型匹配網絡、 T型匹配網絡、Ⅱ型匹配網絡進行阻抗匹配。這種設計方案采用的是簡單的射頻阻抗元件，具有外圍元器件少，電路體積小，成本低和系統設計方案靈活的特點。 藍牙模塊電磁兼容性設計 藍牙模塊進行 PCB 布線設計時要注意以下幾個方面以提高模塊的電磁兼容性： 1 電源信號線的線寬應該選取適當，電源信號線應串接一個合適參數的磁珠，這樣可以濾除電源信號的高頻部分信號，再與信號電源管腳相連，然后電源引腳就近接適當參 數的電容進行濾波，這樣就可以減少高頻信號對電源信號的干擾 。2 數字信號和模擬信號應該分開設計，避免這兩種信號的相互干擾。 3 上下層的覆銅孤島以及開放區要添加過孔，芯片底部添加適量過孔，使整個模塊能夠充分接地同時保證芯片工作時能有效散熱 。4 電路中傳輸線的寬度應根據介質板材料參數和傳輸線結構參數進行嚴格的阻抗計算，以保證傳輸線阻抗精確。 藍牙模塊天線小型化設計 由于所設計的藍牙模塊的尺寸限制，以及對模塊的小型化要求，本設計采用小型化的印制倒 F 型天線作為藍牙模塊的射頻天線，該印制天線可以繼承在藍牙模塊的電路板上，與傳 統藍牙模塊外界單極鞭狀天線相比極大的縮減模塊空間，并且該天線具有，低剖面、小型化、零成本的優勢。 在相同頻率時，印制倒 F 天線與其他傳統單極子天線相比在天線尺寸縮減上有一定優勢。選擇適當的尺寸，就可以降低天線的諧振頻率，諧振頻率降低但天線總尺寸不變，從而等效于減小了天線的尺寸，實現了小型化。 結論 第 38 頁 大學畢業設計外文資料翻譯 藍牙 的出現給實現智能家居小型化提供了一個可發展的未來，其低功耗，低成本，小體積及傳輸速率高的特點都符合小型化的發展方向，而在室內使用與進行控制恰恰彌補了其傳輸距離短的缺陷，綜上所述，我們有理由相信藍牙 會 在智能家居市場有著一個更長遠的發展。 第 39 頁 大學畢業設計外文資料翻譯 Introduc