步態(tài)加速度信號的無(wú)線(xiàn)采集系統設計

　　RF收發(fā)部分的電路如圖2所示。C31為輸入匹配電容，L32為輸入匹配電感，同時(shí)L32還用于阻止直流偏置信號的輸入；C4l、C42和L41共同實(shí)現發(fā)射輸出電路的匹配。通過(guò)CCl010內部的發(fā)射／接收開(kāi)關(guān)電路，收發(fā)器得以通過(guò)同一個(gè)50Ω的天線(xiàn)進(jìn)行發(fā)射／接收操作。Ll、C8和C9組成一個(gè)低通濾波器，濾除高頻諧波并且增加了頻率的選擇性，其阻抗為50Ω。元器件參數既可以按照CCl010datasheet上所給的值，也可利用Chipcon公司的SnaartRF Studio軟件得到。

　　壓控振蕩器內嵌在CCl0lO芯片內，使用時(shí)只需要外接一個(gè)電感L101。電感最好選擇線(xiàn)繞電感，根據所給參考值焊接上。然后用頻譜儀查看其頻率，根據其中心頻率是否滿(mǎn)足要求，適當調整其參數。L101應盡量靠近CCl0lO，并相對10和11兩個(gè)引腳呈對稱(chēng)布置，其封裝應選擇0402或0603的小型封裝。

　　一般可選擇單鞭天線(xiàn)、螺旋天線(xiàn)或在PCB上的環(huán)形天線(xiàn)。單鞭天線(xiàn)的長(cháng)度為波長(cháng)的l／4，可通過(guò)式L=7125／f計算。其中，L表示單鞭天線(xiàn)的長(cháng)度，f為發(fā)射／接收頻率。環(huán)形天線(xiàn)布在PCB上，使用非常方便；但由于其福射能力較差，所以接收／發(fā)射性能也稍差些。螺旋天線(xiàn)是單鞭天線(xiàn)和環(huán)形天線(xiàn)的一種折中方案，其尺寸大小和接收／發(fā)射能力介于兩者之間?？筛鶕枰x擇合適的天線(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)螺旋天線(xiàn)更加實(shí)用。

　　(2)CCl010與加速度傳感器的接口電路設計

　　本無(wú)線(xiàn)采集系統采用了Freescale公司最新推出的一款低成本、單芯片、三軸加速度傳感器MMA7260。該微型電容式加速傳感器融合了信號調理、單極低通濾波器和溫度補償技術(shù)，并提供了4種加速度測量范圍，分別為1．5 g、2 g、4 g和6g。

　　在CCl010與MMA7260的接口中，首先要考慮噪聲問(wèn)題。因為MMA7260內部采用了開(kāi)關(guān)電容濾波器，有時(shí)鐘噪聲產(chǎn)生，所以需要在MMA7260的XOUT、YOUT和ZOUT三個(gè)輸出端分別接RC濾波器；其次要考慮電壓匹配問(wèn)題，由于X、Y、Z軸方向的電壓輸出是0．45～2．85，CC1010的ADC最大輸入范圍是0～VDD。此處VDD為3.3 V，其范圍恰好在A(yíng)DC的輸入范圍之內，所以不用考慮額外的分壓電阻。CC1010與MMA7260的接口電路如圖3所示。R31／C31、R41／C41、R51／C51用于濾除MMA7260內部采樣的開(kāi)關(guān)噪聲，GS1．GS2用于量程選擇。

　　(3)按鍵控制、LED指示與報警電路

　　本無(wú)線(xiàn)采集系統有3個(gè)按鍵S1、S2和S3。其中S1是系統復位鍵。S2是模式選擇鍵，可使采集系統處于自動(dòng)工作方式或手動(dòng)工作方式。采集系統若工作于自動(dòng)方式，采集與無(wú)線(xiàn)傳輸同步進(jìn)行；若工作于手動(dòng)方式，則先把加速度數據存儲到存儲器中，等按下數據發(fā)送開(kāi)始按鍵后再啟動(dòng)無(wú)線(xiàn)發(fā)送。S3是數據采集開(kāi)始／停止鍵，用來(lái)控制數據采集的開(kāi)始、停止以及手動(dòng)工作模式時(shí)采集完畢后的數據發(fā)送鍵。LED指示電路包含電源指示燈、發(fā)送信號指示燈和接收信號指示燈。報警電路由放大電路和蜂鳴器組成，當數據采集完成時(shí)，蜂鳴器自動(dòng)報警。

　　2.2 布局設計

　　良好的布局是布線(xiàn)成功的前提，布局時(shí)應按左端輸入右端輸出的信號流方向放置元件，并且重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：

　?、偈紫仍赑rotel中的Keepoutlayer層畫(huà)出能承受的最大尺寸，讓布局始終做到心中有數，不至于PCB板尺寸不合適；

　?、诒?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/無(wú)線(xiàn)采集">無(wú)線(xiàn)采集系統的放置位置要求天線(xiàn)必須位于PCB板的右上角。射頻信號通路越短越好，所以RF電路也應該布局在右上角。RF電路部分的器件應該盡量緊湊，如L101應盡量靠近CCl010，并相對于它的10和1l兩個(gè)引腳呈對稱(chēng)布置。對于RF_IN和RF_OUT應該遵守緊湊、暢通、阻抗保持均勻不突變這三個(gè)原則。

　?、勰M電路分區中最好沒(méi)有數字電路存在，否則模擬信號非常容易被數字噪聲干擾。

　?、芫д駪摫M量靠近CClOl0，并與其XOSC_Q1(18腳)和XOSC_Q2(19腳)成對稱(chēng)放置，晶振兩端的15pF電容盡量靠近晶振。

　　2．3 布線(xiàn)設計

　　布線(xiàn)是PCB設計的最后一步。為保證RF電路部分的良好性能，需全手工布線(xiàn)，并遵循以下規則：首先保證RF、晶振等關(guān)鍵電路的布線(xiàn)暢通，最好都在頂層布線(xiàn)；其次保證A／D部分的布線(xiàn)暢通；最后是按照一定順序布線(xiàn)。本設計是從右上腳按逆時(shí)針?lè )较虿季€(xiàn)的。