硬件电路总体设计

      本系统硬件[2]结构比较简单，主要由电源部分，单片机拓展部分及串行通信接口部分（包括传感器部分和蓝牙部分）组成，如图1所示。

      C8051F020[3]，此芯片主要特点是：高速、流水线结构的8051 兼容的CIP-51 内核（25MIPS）；全速、非侵入式（不占用片内资源）的在系统调试接口（片内）；64K可在系统编程的FLASH 存储器，这对一般的应用而言，容量基本足够；4352（4K 256）字节的片内RAM；可寻址64KB 地址空间的外部数据存储器接口；接口丰富也是本款芯片的一个特点，它具有硬件实现的SPI、SMBus/I2C 和两个UART 串行接口；5个通用的16 位定时器；片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器；同时内部集成的转换器也具有一定精度，处理器内部自带两个12位的D/A转换器和一个8位的A/D转换器，8位的A/D有8个外部的输入端，zui大的可编程采样速率为500ksps；此外还具有6个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列。主控芯片将完成读取传感器的数据以及通过蓝牙模块与蓝牙网关进行数据通信两大功能。

      2.1 电源模块

      在设计该设备的时候，考虑到蓝牙接入设备的可移动性，电源部分采用有源供电和电池供电两种方式，电压适配器采用普通的直流供电输入范围在3.7～7 V之间，电池则采用普通的Li电池。因此采用了MAX1555来实现电池充电功能，该芯片具有两种充电模式，这里用的是交流适配器供电模式，该芯片不管在有没有电池的情况下都能提供标准的4.2 V电压。同时采用MAX8881芯片来4.2 V电压转换为标准的3.3 V，采用MAX1615芯片将4.2 V电压转换为标准的5 V，从而给芯片供电；MAX8881及MAX1615给负载提供的总共是230 mA的电流，而交流适配器充电电流在350 mA左右，系统平均负载电流小于充电电流，电池在使用的同时仍然会被充电。为了增强设备的电源抗干扰能力，设计时在每级电源的前后级都加上滤波电路来减少外部干扰和前级电源的影响。电路设计如图2所示。

      2.2 单片机拓展部分

      JTAG接口电路：80C51F020在进行调试或下载时支持在线操作，所用的下载调试口为通用的10针标准JTAG接口，此接口可以与电脑中的并性数据接口连接通过JTAG和并口建立测试设备与电脑中与开发环境的连接。JTAG口在线调试支持断点调试，支持寄存器和内存值显示等一系列*调试方法，大大方便了用户的软件调试和代码下载工作。在进行JTAG硬件原理图设计的时候，设计方法按照通用的JTAG连接方法，其中TDI，TDO为JTAG的数据输入、输出线，TCK为时钟脉冲端口，TMS为模式选择端口。

      传感器部分设计：这里我们采用的传感器是韩国SYHITECH公司的DSM501粉尘传感器。该产品的主要特点如下：采用粒子计数原理；灵敏度高，可检测直径1微米以上的粉尘粒子；检测模式多样，检测粒子zui小直径的大小可调；内置加热器可实现自动吸入空气；尺寸小，重量轻，易安装等。这里值得说明的是，器件管脚中，输出脚Vout2为普通输出脚位，灵敏度已预设定，zui小粒子检出能力为1 µm；输出脚Vout 1为可调输出脚位，灵敏度可通过控制脚来调整，默认为Vout2的2.5倍即zui小粒子检出能力为2.5 µm；控制脚: 通过在此脚与GND 之间加一个电阻可调整Vout1的zui小粒子检出水平，调整电阻值可调整Vout 1 的灵敏度。工作电压采用电源模块输出的5 V标准电压，同时电源管脚处加上一个0.1 uF的旁路电容来减小电源上的干扰。

      2.3 蓝牙模块

      蓝牙接入设备选用以Bluecore02为内核的蓝牙芯片，型号：BCM-05，此蓝牙芯片体积小，功耗低，满足蓝牙1.1规范，提供了多种通信接口，如USB口、UART口、I2C口以及语音接口。其主要参数为：

      （1）通用串口（UART）波特率为：3 8400 b/s。

      （2）工作电压为：3.3 V。

      在电路设计时，C8051F020微处理器的串行口与蓝牙芯片的UART口相连接，通过串口实现蓝牙模块的初始化及数据通信。对于蓝牙电路部分，需要特别注意的是对蓝牙芯片的供电电压不能正负极颠倒，否则容易烧毁蓝牙芯片。