基于CC11OO的無線自動抄表系統(tǒng)設計

0 引言
近些年信息通信領域中發(fā)展最快、應用最廣的就是無線通信技術。而無線通信技術又有著集成化、低功耗、易操作的發(fā)展趨勢。微功率短距離無線數(shù)據(jù)傳輸技術作為一種無線通信實用技術，一般使用單片射頻收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件構成專用或通用無線通信模塊，只要依據(jù)命令字進行操作即可實現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)無線短距離抄表功能。本文提出了一種基于CCll00的無線自動抄表系統(tǒng)，其通信質(zhì)量好、成本低、工作可靠、經(jīng)濟實用，可以準確及時地將用戶三表數(shù)據(jù)抄送上來， 是一種理想的自動抄表解決方案， 同時也是抄表收費系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。

1 抄表系統(tǒng)結構
抄表系統(tǒng)主要由主站、GPRS通信信道、集中器、低壓電力線網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)采集器、用戶電表組成。系統(tǒng)工作原理是利用低壓電力線或者RS一232總線將電表數(shù)據(jù)由采集器傳輸?shù)郊衅鳎缓蠹衅鲗⑿盘柖〞r或?qū)崟r地傳送至GPRS網(wǎng)絡，經(jīng)網(wǎng)關支持節(jié)點(Gateway GPRS Support Node，GGSN)完成與Internet網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交換，最后由主站的計算機接收Internet上的數(shù)據(jù)并進行用戶電表數(shù)據(jù)匯總、電費計量、線損分析等相關處理。
系統(tǒng)可用于家庭內(nèi)部三表或多表數(shù)據(jù)的抄送。系統(tǒng)下層直接與水表、電表、煤氣表等連接，上層與抄表中心主機連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程抄送。系統(tǒng)一般使用被動抄表方式。上層模塊接收到儀表中心的抄表命令時，通過無線方式向下層模塊發(fā)送抄表指令。無線抄表系統(tǒng)的總體框架如圖l所示。

2 主要器件的介紹
2．1 AT89S52的主要特點
A89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程F1ash存儲器。片上F1ash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供了高靈活、超有效的解決方案。
A89S52與MCS一5 l單片機產(chǎn)品兼容，具有8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程F1ash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：OHz～33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I／O口線、三個16位定時器／計數(shù)器、八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符。
2．2 CCll00主要性能
CCll00是一種低成本真正單片的UHF收發(fā)器，為低功耗無線應用而設計。電路主要設定為在315、433、868和915MHz的ISM(工業(yè)，科學和醫(yī)學)和ISRD(短距離設備)頻率波段，也可以容易地設置為300～348MHz、400～464MHz和800～928MHz的其他頻段。RF收發(fā)器集成了一個高度可配置的調(diào)制解調(diào)器。其數(shù)據(jù)傳輸速率可達500kbps。通過開啟集成在調(diào)制解調(diào)器上的前向誤差校正選項，能使性能得到提升。CCll00為數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、清晰信道評估、連接質(zhì)量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。CCll00的主要操作參數(shù)和164位傳輸／接收FIF0(先進先出堆棧)可通過SPI接口控制。

3 硬件設計
單片機對發(fā)射模塊和接收模塊的控制，首先都要對單片機的接口進行初始化(SPI總線接口技術是一種高速、高效率的串行接口技術，主要用于擴展外設和進行數(shù)據(jù)交換。)，然后要對射頻模塊初始化，在這部分的初始化中要上電復位芯片和對它的片內(nèi)寄存器進行配置。發(fā)射端發(fā)射一組數(shù)據(jù)中首先要通過口對，緩沖區(qū)設置單次發(fā)送的數(shù)據(jù)個數(shù)，然后寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)自動加前導碼和校驗，接著進入發(fā)送模式發(fā)送數(shù)據(jù)包，等待本次發(fā)送結束，最后沖洗緩沖區(qū)，本次發(fā)送完畢。接收端接收一組數(shù)據(jù)中首先進入接收模式，等待接收信息完成，然后接收到的數(shù)據(jù)包被分解，讀出所有接收到的數(shù)據(jù)并存儲，最后清洗緩沖區(qū)，本次接收完畢。CCll00具有包處理機制、發(fā)送、接收FIF0、WOR模式(Wake on Radio)等諸多特點。在CCll00之前的無線收發(fā)芯片都是采用同步方式將數(shù)據(jù)按位發(fā)送出去，這種方式在發(fā)送與接收數(shù)據(jù)時處理起來比較麻煩，接收時還要判斷前導字與同步字。而CCll00把這些繁瑣的工作承擔下來，當需要發(fā)射數(shù)據(jù)時，只需將發(fā)射的數(shù)據(jù)按照一定的格式通過SPI口寫入到發(fā)射FIF0，然后把CCll00配置成發(fā)射狀態(tài)，數(shù)據(jù)就會按照要求發(fā)射出去；當需要接收數(shù)據(jù)時，首先將CCll00配置成接收狀態(tài)，一旦收到符合要求的數(shù)據(jù)，CCll00就會把收到的數(shù)據(jù)存入接收FIF0，同時引腳GD00或GD02會有一個脈沖出現(xiàn)，這個脈沖可以用來通知MCU有一個數(shù)據(jù)包已被CCll00收到，MCU就可以通過SPI口將CCll00收到的數(shù)據(jù)取出來。硬件連接如圖2所示。