一種ZigBee電力無線抄表數(shù)據(jù)收發(fā)終端設(shè)計(jì)
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3 收發(fā)終端硬件設(shè)計(jì)
該終端系統(tǒng)主要包括：電表數(shù)據(jù)收集電路、無線發(fā)送電路和電源電路3部分。
(1)電表數(shù)據(jù)收集電路主要是MCU控制電路，處理RS 485發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。主要有MCU芯片，RS 485控制芯片、光耦隔離器、時(shí)鐘電路、穩(wěn)壓電路等構(gòu)成。
(2)無線發(fā)送電路主要是通過SPI接口接收MCU的處理數(shù)據(jù)，通過RF射頻天線發(fā)送。
(3)電源電路主要是完成將交流220 V電壓轉(zhuǎn)化成直流電壓，再通過穩(wěn)壓等完成對系統(tǒng)的供電。主要由小型變壓器、熱敏電阻、壓敏電阻器、穩(wěn)壓芯片等構(gòu)成。
系統(tǒng)主要器件選型：
MCU：選用Ateml公司的ATmega 64L芯片，是一款基于支持實(shí)時(shí)仿真的高性能、低功耗的8位RISC結(jié)構(gòu)的AVR微控制器。帶有64 KB系統(tǒng)內(nèi)可編程FLASH，4 KB的片內(nèi)SRAM，64 KB可選外部存儲(chǔ)空間，32個(gè)通用寄存器，實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器(RTC)，4個(gè)具有比較模式與PWM的靈活定時(shí)器／計(jì)數(shù)器(T／C)，2個(gè)USART，面向字節(jié)的兩線串行接口，8路10位具有可選查分輸入級可編程增益的ADC，看門狗定時(shí)器，一個(gè)SPI接口，JTAG接口，以及6個(gè)可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式，滿足無線抄表系統(tǒng)中對可靠性和功耗的要求。
ZigBee芯片：選用TI公司的CC2430 RF，其是一顆真正的系統(tǒng)芯片，提倡CMOS解決方案，這種解決方案能夠提高性能并能滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的2．4GHz ISM免費(fèi)波段的應(yīng)用，同時(shí)滿足低成本，低功耗的要求。它結(jié)合一個(gè)高性能2．4 GHz DSSS(直接序列擴(kuò)頻)射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級小巧高效的8051控制器，收發(fā)波特率250 Kb／s。CC2430在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別為27 mA或25 mA。CC2430的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動(dòng)模式的超短時(shí)間的特性，特別適合無線抄表這種要求電池壽命比較長的應(yīng)用。接收數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)CC2430全部收到幀開始定界符SFD后，IRQ_SFD(中斷標(biāo)志位寄存器)置1；當(dāng)RXFIFO中有數(shù)據(jù)時(shí)，RFSTATUS．FIFO置1，數(shù)據(jù)為空時(shí)，置0；當(dāng)RXFIFO中未讀過的字節(jié)超過編程設(shè)置在IOCFG0．FIFOP_THRRF_P的閾值時(shí)，RFSTATUS．FIFOP置1，反之，置0。RF_N兩個(gè)引腳顯示接收和發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)，RF_P引腳：接收時(shí)，正RF(射頻)輸入信號到LNA(低噪聲放大器)；發(fā)送時(shí)，接收來自PA(功率放大器)的正RF(射頻)信號。RF_N引腳：接收時(shí)，負(fù)RF(射頻)輸入信號到LNA(低噪聲放大器)；發(fā)送時(shí)，接收來自PA(功率放大器)的負(fù)RF(射頻)信號。CC2430通過SPI接口接收ATmega64L的時(shí)鐘信號和片選信號，
由內(nèi)部集成的8051核完成數(shù)據(jù)信號的處理和輸入／輸出操作，從而完成電表數(shù)據(jù)的傳輸。
片外FLASH：用來存儲(chǔ)電表數(shù)據(jù)，選用金士頓1 GB SD卡，由于電源電路的輸出電壓為5 V，而SD卡需3．3 V供電，所以要將電壓轉(zhuǎn)換，用SE8117T33輸出3．3 V電壓，接到SD卡VDD引腳上。
時(shí)鐘芯片：選用Philips公司的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片PCF8563T，是一種低功耗CMOS時(shí)鐘芯片，提供一個(gè)可編程輸出、終端輸出和掉電檢測器，所有地址和數(shù)據(jù)都通過I2C總線接口串行傳輸，得到最大的總線傳輸速度。
光電耦合器：選用本系統(tǒng)選用3個(gè)PC817光電耦合器，用來隔離上下級電路，減小電路干擾，簡化電路設(shè)計(jì)。PC817是一種單通道線性光耦，能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓和電流信號。
穩(wěn)壓芯片：選用L7805CV，是電源電路設(shè)計(jì)中常用的性能很好的穩(wěn)壓芯片。該設(shè)計(jì)中MCU控制電路和電源電路都用到穩(wěn)壓芯片，是電路能得到穩(wěn)定的5 V電壓。電源電路原理圖如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/156340.htm
圖2中R1電阻選用MYG 10K471壓敏電阻器，主要做保護(hù)電路器件。
4 軟件設(shè)計(jì)流程
該系統(tǒng)軟件主要是MCU控制電路的初始化程序設(shè)計(jì)，ZigBee無線模塊的初始化、接收和發(fā)送程序設(shè)計(jì)，初始化程序主要是對單片機(jī)、RF芯片、SPI等進(jìn)行初始化；SPI初始化程序如下：
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