射频技术在粮仓无线监控系统中的应用

无线通信终端由无线收发芯片和微控制器组成。本系统中的无线通信终端采用CC1020为收发芯片，PIC16F73单片机为微控制器。

CC1020是Chipcon公司推出的基于SmartRF技术的全集成无线收发芯片。它工作在402-470MHZ、804-940MHZ等ISM(Industrial, Scientific and Medical)与SRD(Short Range Device)频段，采用频移键控(FSK)调制，集成锁相环(PLL)、压控振荡器(VCO)、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)、调制解调器(DEMOD)等功能，具有低电压、低功耗、高灵敏度、传输距离远、尺寸小等优点，与很少的一些外围器件搭配就可以设计成强大的具有无线通信功能的嵌入式系统。

PIC16F73是Microchip公司开发推出的低功耗、高性能的8位单片机，采用双总线结构(指令总线和数据总线分离)和精简指令结构，具有8Kb的Flash、192字节的片内RAM、串口和SPI接口，很好的满足了本终端对微控制器的要求。

CC1020有32个引脚，它通过PDI、PDO、PCLK和PSEL这四个引脚与PIC16F73单片机的I/O端口相连，CC1020的应用原理图如图2所示。

图2. CC1020的应用电路示意图

在对无线通信终端进行印刷电路板(PCB)的设计时，需要注意以下几个问题：

(1). 虽然CC1020外围器件少，集成度高，并集成了基带处理，设计比较方便，但由于高频电路的特性，加上CC1020的混和电路信号设计，因此PCB的设计直接关系到射频性能。为了获得较好的射频性能，PCB设计至少需要两层板来实现，PCB分成射频电路和控制电路两部分布线。

(2). 为了减少分布参数对性能的影响，在PCB中应该避免长的走线，所有元器件的地线、AVDD连接线、VDD去藕电容必须离CC1020尽可能的近。CC1020的电源必须经过很好的滤波，并且与数字电路的供电分离，在离电源脚AVDD尽可能近的地方用高性能的电容去藕，最好是一个小电容与大电容并联。

(3). PCB板的顶层与底层最好敷铜着地，把这两层的敷铜用较多的过孔紧密相连。所有的开关信号与控制信号都不能经过RF_IN和RF_OUT的电感附近。

3.2 无线通信终端的软件设计

终端的软件采用专门为PIC单片机设计的C语言CC5X，该语言与ANSI C兼容，并针对PIC单片机进行了优化，能够为PIC单片机产生优质高效的代码。由于PIC16F73单片机要实现与用户以及CC1020的通信和数据打包，因此该软件借用了Windows系统的消息循环机制设计，采用消息循环的体系结构。这种结构使得程序清晰、可扩展性强、可移植性好。图3为软件的程序结构及主循环示意图。

图3. 程序结构及主循环示意图