基于nRF2401智能小區(qū)無(wú)線抄表系統(tǒng)集中器設(shè)計(jì)

　　無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊nRF2401

　　nRF2401是挪威 Nordic公司的單片2.4GHz無(wú)線收發(fā)一體芯片。它將射頻、8051MCU、9通道12位ADC、外圍元件、電感和濾波器全部集成到單芯片中，可提供ShockBurst、 DuoCeiver、片上CRC以及地址計(jì)算編碼等功能。nRF2401無(wú)線收發(fā)一體芯片和藍(lán)牙一樣，都工作在2.4GHz自由頻段。nRF2401支持多點(diǎn)間通信， 最高傳輸速率超過(guò)1Mbit/s，而且比藍(lán)牙具有更高的傳輸速度。與藍(lán)牙不同的是，戶透明，同種產(chǎn)品之間可以自由通信。更重要的是，nRF2401比藍(lán)牙產(chǎn)品更便宜。

　　電源模塊

　　在集中器電路中電源是能源中心，在集中器中起著非常重要的作用。由于本集中器系統(tǒng)所采用的芯片需用+3V或+5V的直流供電，所以在電源部分首先使用AC-DC模塊將220V交流電轉(zhuǎn)化為+5V的直流電。在該系統(tǒng)中，選用專為通信控制芯片提供轉(zhuǎn)換電壓的LM1117為轉(zhuǎn)換芯片。又因?yàn)殡妷褐泻性S多高頻干擾源，這些高頻成分很容易經(jīng)過(guò)電源進(jìn)入通信系統(tǒng)中。另外系統(tǒng)自身的發(fā)送頻率也會(huì)經(jīng)過(guò)電源感應(yīng)反饋到通信系統(tǒng)造成干擾。因而在電源電路中加入220mH的電感，與并入多個(gè)不同容值的電容所構(gòu)成的濾波電路來(lái)抑制各種高頻信號(hào)。該電源的電路原理圖如圖4所示。

　　集中器電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　射頻部分的電路設(shè)計(jì)是集中器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，也是集中器設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵?？垢蓴_設(shè)計(jì)直接關(guān)系到射頻性能和整個(gè)集中器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。在射頻部分布線時(shí)，合理的布局與布線及采用多層板既是布線所必須的也是降低電磁干擾提高抗干擾能力的有效手段。

　　布線時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：一是射頻部分電路沒(méi)有用做布線的面積均需用銅填充并連接到地,以提供RF屏蔽達(dá)到有效抗干擾的目的 ;二是nRF2401芯片底部應(yīng)接地 ;為了降低延遲、減少串?dāng)_，確保高頻信號(hào)的傳輸，要使用多個(gè)接地過(guò)孔將nRF2401芯片底部和地層相連; 三是盡可能地減少串?dāng)_，減少分布參數(shù)的影響，器件要緊密地分布在nRF2401 的四周，并使用較小封裝。

　　集中器軟件設(shè)計(jì)

　　集中器的主要任務(wù)是完成與小區(qū)物業(yè)中心和三表數(shù)據(jù)采集終端的通信。集中器的通信包括兩部分：與小區(qū)物業(yè)中心的計(jì)算機(jī)通過(guò)nRF2401 無(wú)線通信模塊與集中器進(jìn)行通信;集中器通過(guò)nRF2401 無(wú)線通信模塊與三表數(shù)據(jù)采集終端進(jìn)行通信。

　　在集中器與小區(qū)物業(yè)中心和三表數(shù)據(jù)采集終端的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸中，數(shù)據(jù)必須進(jìn)行規(guī)定格式的處理才能有效的降低數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的誤碼率。本系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)包格式由數(shù)據(jù)序列號(hào)、目標(biāo)地址、源地址、所發(fā)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)正文及校驗(yàn)碼組成。

　　當(dāng)接收端收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后，向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)信號(hào),若校驗(yàn)無(wú)誤,則開(kāi)始判斷過(guò)程之后對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。在數(shù)據(jù)包前加數(shù)據(jù)序列號(hào)是為了及時(shí)的發(fā)現(xiàn)丟包、漏包的現(xiàn)象。