基于单片机的无线环境终端测试系统电路设计

　　在整个系统的设计过程中，终点和节点都需要一个主控芯片进行处理。主芯片选用MSP430F5438(＄4.8375)系列单片机。在信号调制方面采用了OOK调制方案。在高频功放方面，采用了分立元件自制戊类放大器使用NEC公司的产品2SC3355做功放管。最后确定通信协议方案选择，设计思想足由检测终端发起一次信息阿步传输，所有的节点根据自己的编号在不同的时隙发送信息，中继节点自行搜索判断。通过一系列的选择和设汁，整个系统的结构设计如图1所示。

图1 系统整体方案框图

系统以MSP430F5438(＄4.8375)单片机作为终端和节点的主控芯片，光照探测由光敏电阻来实现，温度可由单片机内部自带的温度传感器得到。，数据的调制、接收采用串口通信，使用I／O口来控制天线的收发模式。从C3355的datasheet上则三极管的输出得到集电极的输出电容，故假设输出电容是15 pF，阻抗可等效为一个42Ω的电阻与一个15 pF左右的电容并联。取集电极馈电线圈的电感为10 uH兼作为输出的谐振同路，此时所需的谐振电容为22.12 pF，所以还需要在集电极到地接入一个（10～22.12）pF的电容，为了便于调谐，采用了一只5／35pF的可调电容，经过这样后，三极管输出为42n的纯阻，然后经过一个42 Ω～16.3 kΩ的三阶低通滤波器实现阻抗变换，并且使输出波形平滑（滤掉载波的高次谐波）。

在输出端接了一个100 nF的隔直电容，这会使得输出不再是42 Ω的纯阻，所以经过PSPICE仿真，进行校准，得到最终的具体参数。

图2 e3355开关状态功放

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接收机解调电路分析

由于本系统采用的是OOK凋制，所以采用灵敏度高的倍压检波。当终端与节点距离较远时，为了提高接收灵敏度，所以使用了两级放大，从而在距离较远的时候也能正常检测到信号。考虑到在近距离时，在天线线圈接收处加上限幅电路。这样就保证了在近距离和远距离时都能够接收到较好的信号。但是实际上由于在很远的时候接收到的信号还是很小，这样就导致了随着距离的远近需要改变比较器的参考电平，因此采用一个RC积分保持电路，使得能检测到最大的峰值，这样就实现了自适应比较，从而在远距离时串口依然能够正确识别信号。

为r实现天线的复用，使用一个开关电路来切换收发模式。这个开关电路使用单片机I／O口来控制高速二极管的导通与关断来实现切换的。

图4发射电路

图5接收电路

将欲传输的信息通过串口输出的电平控制本振的开断从而实现OOK调制，后级使用丙类功放发射，接收端节点将天线上的信号进行放大，然后倍压检波，通过自适应比较器解调出数据，最后再向终端回传环境信息。