基于nRF905的無(wú)線(xiàn)水表自動(dòng)抄表系統設計

Addr為發(fā)送單元地址：Payload為有效加載數據(包括OffsetAdd偏移地址、RID發(fā)送機識別碼、Data數據)；最后為CRC校驗碼。Addr包含4個(gè)字節，OffsetAdd為一個(gè)字節，RID包括4個(gè)字節，Data有7個(gè)字節(包括發(fā)送機類(lèi)型碼、發(fā)送機狀態(tài)、倍率和4個(gè)字節的水表計數值)。故需要配置nRF905接收和發(fā)送數據寬度為14字節。
接收時(shí)，地址匹配后，nRF905先接收一數據包，分別驗證OffsetAdd、RID和CRC正確后，再將Payrload數據送入微控制器處理；當接收機微處理器判斷Payload中的RID有效時(shí)，繼續處理后續數據，否則放棄該數據包，如果數據合法，最后將數據存放在偏移地址為OffsetAdd的EEProm存儲器中。
3．2．2 無(wú)線(xiàn)模塊初始化
在nRF905模塊中，特殊寄存器RF-Register包含10個(gè)字節，其配置字內容可決定nRF905的工作特性，表2列出本設計中特殊寄存器RF-Register需要配置的基本參數。

系統的通信模塊器件工作在433 MHz頻段，選用432．4MHz的中心頻率，輸出功率設置為nRF905所允許的最大功率+10 dBm，以確保通信果。允許自動(dòng)產(chǎn)生CRC校驗碼，以減小CPU工作負擔。系統通訊時(shí)，各模塊處于正常接收狀態(tài)，收發(fā)使能位TRX_CE=1且方式選擇位TCX_EN=0。在發(fā)送數據條件符合后，可由用戶(hù)編程修改TX_EN=1使各字節工作于發(fā)射狀態(tài)。
設定接收器和所有發(fā)送單元的地址Addr均為OXc5h，這樣，整個(gè)系統內接收器和所有發(fā)送單元之間可以互相通訊，其它頻段和其它地址的數據包則不會(huì )被接收，從而避免了其它系統的干擾。
3．2．3 功能需求設計
1)節電設計
為了達到電子模塊能夠使用6年以上的目標，除了使用大容量鋰電池之外，還需要在軟件方面進(jìn)行降低功耗的設計。
首先要降低CPU部分的功耗，CPU有三個(gè)耗電大戶(hù)有：第一大戶(hù)是懸空的輸入腳，第二大戶(hù)為引腳弱上拉時(shí)IO口接地或被置為低電平，第三大戶(hù)為BROWN OUT DOWNRESET(電壓過(guò)低復位)功能開(kāi)啟。在CPU睡眠時(shí)，要將沒(méi)有使用的CPU引腳設為輸入模式并上拉，將被占用的CPU引腳設為輸入模式或置為某一固定的電平，保證與其電氣連接的部分沒(méi)有電流消耗。由于系統電壓過(guò)低后會(huì )報警，提醒用戶(hù)電量不足，所以在編程時(shí)將電壓過(guò)低復位功能關(guān)閉掉，可以節省很大的電能消耗。
通信模塊是最耗電的部分，系統上電，所有初始化工作完成后，CPU則進(jìn)入睡眠狀態(tài)，同時(shí)將nRF905芯片的PWR_UP引腳置0，關(guān)閉其電源，當CPU被計數中斷喚醒后，會(huì )查詢(xún)是否達到數據發(fā)送條件，若符合條件則將PWR_UP引腳置1，打開(kāi)通信模塊電源，在處理完數據發(fā)送任務(wù)后，整個(gè)系統重新回到低功耗模式。
2)水表計量及故障檢測
水表計量是RB6和RB7兩個(gè)CPU引腳通過(guò)中斷方式采集水表的發(fā)送脈沖，每當兩個(gè)引腳先后經(jīng)歷一次電平高低變化，則完成一次正常計數采集；若兩個(gè)引腳同時(shí)為0，則水表脈沖計數器處于強磁狀態(tài)，CPU會(huì )記下此刻狀態(tài)并發(fā)送到接收器；若某個(gè)脈沖為尖峰脈沖，沒(méi)有達到一定的脈沖寬度值，則視為干擾。
每隔一定時(shí)間系統開(kāi)啟AD功能，監測電源電壓，一旦電池電壓值跌落到一定程度則啟動(dòng)報警裝置，通知用戶(hù)電量不足，并將低電壓狀態(tài)發(fā)送到接收器通知管理員更換設備。
3)數據可靠性設計
系統初始化要首先檢測EEProm存儲器中的數據是否在正常范圍內，若正常則加載，否則系統會(huì )使用某一默認值。接收器在每次接收到數據后都會(huì )和上一次數據進(jìn)行比較，符合條件才會(huì )將EEProm數據更新。
另外，在通信協(xié)議中，指定了頻段和地址匹配保證通信可靠，數據包中的ID號檢測和校驗碼驗證保證通信數據的可靠性。

4 結束語(yǔ)
文中根據nRF905的工作特點(diǎn)，通過(guò)構建新的通訊協(xié)議，將其應用于無(wú)線(xiàn)水表自動(dòng)抄表系統，此方案硬件電路連接簡(jiǎn)單，易于調試，各節點(diǎn)編程具有通用性。系統最終測試達到了預想的性能指標，在正常工作狀態(tài)下電子模塊的電流消耗小于1μA，系統對通信可靠性和數據安全性也進(jìn)行了充分的考慮。將系統信號采樣部分稍加改造，可以應用于智能家庭、智能樓宇、溫＼濕度采集、遠程抄表等各種近距離無(wú)線(xiàn)數據傳輸領(lǐng)域，因此，具有較高的實(shí)用推廣價(jià)值。