随着计算机技术和微电子技术的发展，工业化仪表已逐渐发展为带有微处理器系统的智能化仪表。便携式智能仪表因携带方便、操作简便、界面友好、人机接口丰富、功耗低等特点，应用越来越普及。本文以 ATMEL 公司的高性能 AVR 单片机 ATxmega128A1 为核心，设计一种高可靠、低功耗、多用途的便携式仪表电路，并对其中的无线通信电路与信号采集电路进行分析。

一、ZigBee 无线通信电路

仪表使用过程中，当两台仪表需要相互通信，或不便于通过有线方式与 PC 机连接时，需要采用无线方式传输数据；具备无线传输能力也是许多仪器仪表适应多种使用条件的体现。ZigBee 是近年兴起的无线网络通信技术标准，功耗小、成本低，在应用中具有突出优势：连接时间短，大大降低了通信数据的碰撞概率；网络节点数最多可达 65535 个，组网能力优越；数据传输经过加密处理，网络安全性能较高。

图 1　ZigBee 无线通信电路

设计采用 AT86RF212 芯片，它是一款低功耗、低电压的 700/800/900 MHz 频段无线收发器，提供了天线与 MCU 之间完整的无线电接口，支持 ZigBee 技术和 IEEE 802.15.4 标准，同时支持 6LoWPAN 技术以及高数据传输速率的 ISM 频段应用，其外围电路连接如图 1 所示。

二、信号采集电路

图 2　信号采集电路

本模块使用 TLV2543 完成电压幅值的采集，采集之前需要进行必要的电压变换，芯片接口连接如图 2 所示。该芯片具有 11 路模拟输入通道和 12 位转换精度，单次转换时间约 10 μs，弥补了 MCU 本身采集通道不足的问题，控制过程中既可进行单路采集，也可进行多路通道采集；AD 芯片通过单片机的 SPI1 接口传输数据，基准电压由 REF3030 芯片提供。