硬件電路總體設(shè)計(jì)

      本系統(tǒng)硬件[2]結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要由電源部分，單片機(jī)拓展部分及串行通信接口部分（包括傳感器部分和藍(lán)牙部分）組成，如圖1所示。

      C8051F020[3]，此芯片主要特點(diǎn)是：高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051 兼容的CIP-51 內(nèi)核（25MIPS）；全速、非侵入式（不占用片內(nèi)資源）的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）；64K可在系統(tǒng)編程的FLASH 存儲(chǔ)器，這對(duì)一般的應(yīng)用而言，容量基本足夠；4352（4K 256）字節(jié)的片內(nèi)RAM；可尋址64KB 地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口；接口豐富也是本款芯片的一個(gè)特點(diǎn)，它具有硬件實(shí)現(xiàn)的SPI、SMBus/I2C 和兩個(gè)UART 串行接口；5個(gè)通用的16 位定時(shí)器；片內(nèi)看門狗定時(shí)器、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器；同時(shí)內(nèi)部集成的轉(zhuǎn)換器也具有一定精度，處理器內(nèi)部自帶兩個(gè)12位的D/A轉(zhuǎn)換器和一個(gè)8位的A/D轉(zhuǎn)換器，8位的A/D有8個(gè)外部的輸入端，zui大的可編程采樣速率為500ksps；此外還具有6個(gè)捕捉/比較模塊的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列。主控芯片將完成讀取傳感器的數(shù)據(jù)以及通過藍(lán)牙模塊與藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信兩大功能。

      2.1 電源模塊

      在設(shè)計(jì)該設(shè)備的時(shí)候，考慮到藍(lán)牙接入設(shè)備的可移動(dòng)性，電源部分采用有源供電和電池供電兩種方式，電壓適配器采用普通的直流供電輸入范圍在3.7～7 V之間，電池則采用普通的Li電池。因此采用了MAX1555來(lái)實(shí)現(xiàn)電池充電功能，該芯片具有兩種充電模式，這里用的是交流適配器供電模式，該芯片不管在有沒有電池的情況下都能提供標(biāo)準(zhǔn)的4.2 V電壓。同時(shí)采用MAX8881芯片來(lái)4.2 V電壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的3.3 V，采用MAX1615芯片將4.2 V電壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的5 V，從而給芯片供電；MAX8881及MAX1615給負(fù)載提供的總共是230 mA的電流，而交流適配器充電電流在350 mA左右，系統(tǒng)平均負(fù)載電流小于充電電流，電池在使用的同時(shí)仍然會(huì)被充電。為了增強(qiáng)設(shè)備的電源抗干擾能力，設(shè)計(jì)時(shí)在每級(jí)電源的前后級(jí)都加上濾波電路來(lái)減少外部干擾和前級(jí)電源的影響。電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

      2.2 單片機(jī)拓展部分

      JTAG接口電路：80C51F020在進(jìn)行調(diào)試或下載時(shí)支持在線操作，所用的下載調(diào)試口為通用的10針標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口，此接口可以與電腦中的并性數(shù)據(jù)接口連接通過JTAG和并口建立測(cè)試設(shè)備與電腦中與開發(fā)環(huán)境的連接。JTAG口在線調(diào)試支持?jǐn)帱c(diǎn)調(diào)試，支持寄存器和內(nèi)存值顯示等一系列*調(diào)試方法，大大方便了用戶的軟件調(diào)試和代碼下載工作。在進(jìn)行JTAG硬件原理圖設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)方法按照通用的JTAG連接方法，其中TDI，TDO為JTAG的數(shù)據(jù)輸入、輸出線，TCK為時(shí)鐘脈沖端口，TMS為模式選擇端口。

      傳感器部分設(shè)計(jì)：這里我們采用的傳感器是韓國(guó)SYHITECH公司的DSM501粉塵傳感器。該產(chǎn)品的主要特點(diǎn)如下：采用粒子計(jì)數(shù)原理；靈敏度高，可檢測(cè)直徑1微米以上的粉塵粒子；檢測(cè)模式多樣，檢測(cè)粒子zui小直徑的大小可調(diào)；內(nèi)置加熱器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)吸入空氣；尺寸小，重量輕，易安裝等。這里值得說(shuō)明的是，器件管腳中，輸出腳Vout2為普通輸出腳位，靈敏度已預(yù)設(shè)定，zui小粒子檢出能力為1 µm；輸出腳Vout 1為可調(diào)輸出腳位，靈敏度可通過控制腳來(lái)調(diào)整，默認(rèn)為Vout2的2.5倍即zui小粒子檢出能力為2.5 µm；控制腳: 通過在此腳與GND 之間加一個(gè)電阻可調(diào)整Vout1的zui小粒子檢出水平，調(diào)整電阻值可調(diào)整Vout 1 的靈敏度。工作電壓采用電源模塊輸出的5 V標(biāo)準(zhǔn)電壓，同時(shí)電源管腳處加上一個(gè)0.1 uF的旁路電容來(lái)減小電源上的干擾。

      2.3 藍(lán)牙模塊

      藍(lán)牙接入設(shè)備選用以Bluecore02為內(nèi)核的藍(lán)牙芯片，型號(hào)：BCM-05，此藍(lán)牙芯片體積小，功耗低，滿足藍(lán)牙1.1規(guī)范，提供了多種通信接口，如USB口、UART口、I2C口以及語(yǔ)音接口。其主要參數(shù)為：

      （1）通用串口（UART）波特率為：3 8400 b/s。

      （2）工作電壓為：3.3 V。

      在電路設(shè)計(jì)時(shí)，C8051F020微處理器的串行口與藍(lán)牙芯片的UART口相連接，通過串口實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙模塊的初始化及數(shù)據(jù)通信。對(duì)于藍(lán)牙電路部分，需要特別注意的是對(duì)藍(lán)牙芯片的供電電壓不能正負(fù)極顛倒，否則容易燒毀藍(lán)牙芯片。