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433MHz和868MHz双频段无线通信模块设计

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状和发展趋势

1.3 论文主要工作与结构安排

2 原理分析与方案实现

2.1 通信模块的结构设计

2.2 通信频段选择

2.3 调制方式选择

2.4 收发机结构

2.5 方案实现

2.6 小结

3 硬件电路设计

3.1 频率合成电路设计

3.2 天线匹配电路设计

3.3 433MHz与868MHz频段切换电路设计

3.4 综合后的PCB电路设计

3.5 小结

4 软件模块设计

4.1 总体流程

4.2 MSP430的功能模块

4.3 SPDT芯片的控制

4.4 配置寄存器操作

4.5 数据收发通信

4.6 小结

5 验证与测试

5.1 PCB电路测试

5.2 软件调试

5.3 功能测试

5.4 测试结果分析

5.5 小结

6 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

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摘要

体域网是近几年新兴的一个用于人体生理信息监控的无线网络。它在远程医疗、社区监护、现代体育等方向都有着极大的应用潜力。为此人们开发了许多用于体域网的无线传感器。这些无线传感器大多采用了不同的通信频段,因此相互之间难以实现通信兼容。双频段的无线通信模块能够实现体域网传感器在不同频段中的通信,这将大大提高通信模块的兼容性。并且当出现频段拥堵的时候能有效避开某些频段的电磁干扰,提高通信可靠性。
  本文首先通过研究无线传感器的通信频段、调制方式以及收发机结构给出了整体的设计方案,该方案使用433MHz和868MHz两个通信频段,采用ADF7020芯片作为无线收发机,通过 MSP430单片机完成对收发机的控制。然后设计了通信模块的硬件电路,主要包括频率合成电路、天线匹配阻抗以及频率切换电路。在完成了硬件电路的基础上设计了单片机程序,主要利用了MSP430单片机的时钟系统、中断定时器、以及通用串行接口SPI。通过调用这些功能模块,单片机完成了对射频芯片的收发控制和频率切换,再通过单片机的指定I/O口与收发芯片进行数据通信。
  最后对通信模块进行了验证和测试,测试主要分为硬件测试,软件测试以及收发功能测试。测试表明硬件电路设计无误,单片机模块输出了正常的时钟与数据信号。整体模块分别完成了433MHz与868MHz频段下的通信与频段切换,通信速率为10Kbps。

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