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(shè)計(jì)如圖3所示，主要由ZigBee發(fā)射模塊、晶振、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、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(gòu)，在單個(gè)芯片上整合了ZigBee射頻前端、內(nèi)存和微控制器（增強(qiáng)型8051內(nèi)核），采用0.18 mCMOS工藝生產(chǎn)，在發(fā)射模式下電流損耗低于25mA,具有從休眠時(shí)間模式切換到主動(dòng)模式的超短時(shí)間特性，特別適用于要求電池壽命非常長(zhǎng)的場(chǎng)合，2節(jié)5號(hào)電池最長(zhǎng)可使用2a時(shí)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(guò)8位撥碼開(kāi)關(guān)SW動(dòng)態(tài)設(shè)置站址編碼數(shù)據(jù)，經(jīng)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)處理后通過(guò)天線發(fā)送出去，覆蓋范圍可達(dá)幾十米。

　　該硬件設(shè)計(jì)方法具有電路簡(jiǎn)單、信號(hào)穩(wěn)定、成本低、易安裝的特點(diǎn)。

　　2.2 車載自動(dòng)報(bào)站器

　　車載自動(dòng)報(bào)站器的硬件設(shè)計(jì)如圖4所示（除鍵盤和顯示模塊外）。

圖4 車載自動(dòng)報(bào)站器硬件原理圖

　　單片機(jī)采用TI公司的MSP430F149芯片，其功耗電流為μA級(jí)。MSP430內(nèi)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(nèi)有精密硬件乘法器、兩個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)14路的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)看門狗、六路并行口、兩路USART通信端口、一個(gè)比較器、兩個(gè)外部時(shí)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(gè)SPI接口與微處理器連接，通過(guò)這個(gè)接口完成設(shè)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(shí)鐘芯片采用DS1302,是DALLAS公司開(kāi)發(fā)的一種基于I2C總線的高性能、低功耗、帶RAM、具有閏年補(bǔ)償功能的串行時(shí)鐘日歷芯片，內(nèi)部可自行產(chǎn)生年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等時(shí)標(biāo)數(shù)據(jù)并保存在相應(yīng)的寄存器中，單片機(jī)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(chǎn)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，測(cè)溫范圍為-55℃~+125℃，在-10℃~+80℃時(shí)測(cè)量精度為0.5℃。單片機(jī)發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換指令后，DS18B20將測(cè)得的溫度值保存在MSB（高8位）和LSB（低8位）兩個(gè)單元中，單片機(jī)可直接讀取。

　　LED點(diǎn)陣顯示模塊的主要部分是顯示陣列和行列驅(qū)動(dòng)電路。本設(shè)計(jì)顯示陣列為16行×64列單色點(diǎn)陣，行驅(qū)動(dòng)電路由MC74HC138芯片、TC74HC04芯片和三極管NPN9013組成，列驅(qū)動(dòng)電路由M74HC595芯片組成，采用動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)方式，可動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地顯示站點(diǎn)、當(dāng)前溫度、日期及時(shí)間等信息。

　　USB接口芯片選用PDIUSBDI2,是Philips在USB1.1協(xié)議設(shè)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(shí)鐘輸出、低頻晶振、端點(diǎn)寄存器、模擬收發(fā)器、電壓調(diào)整器、位時(shí)鐘復(fù)位、串行接口引擎、存儲(chǔ)器管理單元、SoftConnect,GoodLink和集成RAM.內(nèi)部包含3個(gè)端點(diǎn)，每個(gè)端點(diǎn)又有輸入和輸出兩個(gè)端點(diǎn)。其中端點(diǎn)0的索引0和1為控制輸入和輸出端點(diǎn)，用于傳輸U(kuò)SB的控制命令，完成USB的枚舉；端點(diǎn)1的索引2和3為普通輸入和輸出端點(diǎn)，端點(diǎn)2的索引4和5可以配置成普通輸入輸出端點(diǎn)、同步輸入端點(diǎn)、同步輸出端點(diǎn)或者同步輸入輸出端點(diǎn)。端點(diǎn)0和端點(diǎn)1的緩沖區(qū)大小為32kB,端點(diǎn)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(guò)這些端點(diǎn)進(jìn)行的。

　　語(yǔ)音功放模塊包括語(yǔ)音芯片、功率放大器、揚(yáng)聲器等。語(yǔ)音芯片選用ISD4003集成芯片，其語(yǔ)音信號(hào)的連線很少，單片錄放時(shí)間為4~8min,芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃存中，可以真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)。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(dá)3W.