基于ZigBee的公交車自動報站系統(tǒng)設計

　　2.1 站址編碼信息發(fā)射器

　　站址編碼信息發(fā)射器的硬件設計如圖3所示，主要由ZigBee發(fā)射模塊、晶振、阻抗匹配網(wǎng)絡、天線和電池組成。ZigBee選用Chipcon公司的CC2430芯片，該芯片延用了以往CC2420芯片的架構，在單個芯片上整合了ZigBee射頻前端、內存和微控制器（增強型8051內核），采用0.18 mCMOS工藝生產，在發(fā)射模式下電流損耗低于25mA,具有從休眠時間模式切換到主動模式的超短時間特性，特別適用于要求電池壽命非常長的場合，2節(jié)5號電池最長可使用2a時間。

圖3 站址發(fā)射器硬件原理圖

　　CC2430芯片外接32MHz的晶振，通過8位撥碼開關SW動態(tài)設置站址編碼數(shù)據(jù)，經(jīng)阻抗匹配網(wǎng)絡處理后通過天線發(fā)送出去，覆蓋范圍可達幾十米。

　　該硬件設計方法具有電路簡單、信號穩(wěn)定、成本低、易安裝的特點。

　　2.2 車載自動報站器

　　車載自動報站器的硬件設計如圖4所示（除鍵盤和顯示模塊外）。

圖4 車載自動報站器硬件原理圖

　　單片機采用TI公司的MSP430F149芯片，其功耗電流為μA級。MSP430內核是16位的CPU,具有高效的RISC指令系統(tǒng)，統(tǒng)一的中斷管理，片內有精密硬件乘法器、兩個16位定時器、一個14路的12位模數(shù)轉換器、一個看門狗、六路并行口、兩路USART通信端口、一個比較器、兩個外部時鐘和60kB的閃存，其中兩路通信端口可工作于UART和SPI模式。

　　ZigBee接收模塊采用CC2420芯片，它具有完全集成的壓控振蕩器，只需要天線、16MHz晶振等少數(shù)外圍電路就能在2.4GHz頻段工作。CC2420只提供一個SPI接口與微處理器連接，通過這個接口完成設置和收發(fā)數(shù)據(jù)工作。MSP430F149集成了SPI控制器，可以方便地與CC2420配合使用。

　　時鐘芯片采用DS1302,是DALLAS公司開發(fā)的一種基于I2C總線的高性能、低功耗、帶RAM、具有閏年補償功能的串行時鐘日歷芯片，內部可自行產生年、月、日、星期、時、分、秒等時標數(shù)據(jù)并保存在相應的寄存器中，單片機可直接讀取這些數(shù)據(jù)。

　　溫度傳感器采用DS18B20,是DALLAS公司生產的一線制單總線智能數(shù)字溫度傳感器，具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強等優(yōu)點，測溫范圍為-55℃~+125℃，在-10℃~+80℃時測量精度為0.5℃。單片機發(fā)出溫度轉換指令后，DS18B20將測得的溫度值保存在MSB（高8位）和LSB（低8位）兩個單元中，單片機可直接讀取。

　　LED點陣顯示模塊的主要部分是顯示陣列和行列驅動電路。本設計顯示陣列為16行×64列單色點陣，行驅動電路由MC74HC138芯片、TC74HC04芯片和三極管NPN9013組成，列驅動電路由M74HC595芯片組成，采用動態(tài)掃描型驅動方式，可動態(tài)、實時地顯示站點、當前溫度、日期及時間等信息。

　　USB接口芯片選用PDIUSBDI2,是Philips在USB1.1協(xié)議設備端使用最多的芯片之一，符合大多數(shù)器件分類的規(guī)格，可用于U盤上。PDIUSBDI2集成了許多特性，包括可編程的時鐘輸出、低頻晶振、端點寄存器、模擬收發(fā)器、電壓調整器、位時鐘復位、串行接口引擎、存儲器管理單元、SoftConnect,GoodLink和集成RAM.內部包含3個端點，每個端點又有輸入和輸出兩個端點。其中端點0的索引0和1為控制輸入和輸出端點，用于傳輸USB的控制命令，完成USB的枚舉；端點1的索引2和3為普通輸入和輸出端點，端點2的索引4和5可以配置成普通輸入輸出端點、同步輸入端點、同步輸出端點或者同步輸入輸出端點。端點0和端點1的緩沖區(qū)大小為32kB,端點2的緩沖區(qū)大小為128kB,且為雙緩沖。USB數(shù)據(jù)的傳輸就是通過這些端點進行的。

　　語音功放模塊包括語音芯片、功率放大器、揚聲器等。語音芯片選用ISD4003集成芯片，其語音信號的連線很少，單片錄放時間為4~8min,芯片采用多電平直接模擬量存儲技術，每個采樣值直接存貯在片內閃存中，可以真實、自然地再現(xiàn)語音信號。功放芯片選用TDA2822雙聲道音頻功率放大電路，其工作電壓范圍寬，適用于在低電源電壓下工作，交越失真小、靜態(tài)電流小，最大輸出功率可達3W.