基于CC11OO的無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統設計

0 引言
近些年信息通信領(lǐng)域中發(fā)展最快、應用最廣的就是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。而無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)又有著(zhù)集成化、低功耗、易操作的發(fā)展趨勢。微功率短距離無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)作為一種無(wú)線(xiàn)通信實(shí)用技術(shù)，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(zhuān)用或通用無(wú)線(xiàn)通信模塊，只要依據命令字進(jìn)行操作即可實(shí)現基本的數據無(wú)線(xiàn)短距離抄表功能。本文提出了一種基于CCll00的無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統，其通信質(zhì)量好、成本低、工作可靠、經(jīng)濟實(shí)用，可以準確及時(shí)地將用戶(hù)三表數據抄送上來(lái)， 是一種理想的自動(dòng)抄表解決方案， 同時(shí)也是抄表收費系統發(fā)展的趨勢。

1 抄表系統結構
抄表系統主要由主站、GPRS通信信道、集中器、低壓電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、數據采集器、用戶(hù)電表組成。系統工作原理是利用低壓電力線(xiàn)或者RS一232總線(xiàn)將電表數據由采集器傳輸到集中器，然后集中器將信號定時(shí)或實(shí)時(shí)地傳送至GPRS網(wǎng)絡(luò )，經(jīng)網(wǎng)關(guān)支持節點(diǎn)(Gateway GPRS Support Node，GGSN)完成與Internet網(wǎng)絡(luò )的數據交換，最后由主站的計算機接收Internet上的數據并進(jìn)行用戶(hù)電表數據匯總、電費計量、線(xiàn)損分析等相關(guān)處理。
系統可用于家庭內部三表或多表數據的抄送。系統下層直接與水表、電表、煤氣表等連接，上層與抄表中心主機連接，實(shí)現數據的遠程抄送。系統一般使用被動(dòng)抄表方式。上層模塊接收到儀表中心的抄表命令時(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式向下層模塊發(fā)送抄表指令。無(wú)線(xiàn)抄表系統的總體框架如圖l所示。

2 主要器件的介紹
2．1 AT89S52的主要特點(diǎn)
A89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8k在系統可編程F1ash存儲器。片上F1ash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供了高靈活、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字節在系統可編程F1ash存儲器、1000次擦寫(xiě)周期、全靜態(tài)操作：OHz～33Hz、三級加密程序存儲器、32個(gè)可編程I／O口線(xiàn)、三個(gè)16位定時(shí)器／計數器、八個(gè)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(mén)狗定時(shí)器、雙數據指針、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(wú)線(xiàn)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(xué)和醫學(xué))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(gè)高度可配置的調制解調器。其數據傳輸速率可達500kbps。通過(guò)開(kāi)啟集成在調制解調器上的前向誤差校正選項，能使性能得到提升。CCll00為數據包處理、數據緩沖、突發(fā)數據傳輸、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的主要操作參數和164位傳輸／接收FIF0(先進(jìn)先出堆棧)可通過(guò)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(jìn)行初始化(SPI總線(xiàn)接口技術(shù)是一種高速、高效率的串行接口技術(shù)，主要用于擴展外設和進(jìn)行數據交換。)，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寄存器進(jìn)行配置。發(fā)射端發(fā)射一組數據中首先要通過(guò)口對，緩沖區設置單次發(fā)送的數據個(gè)數，然后寫(xiě)入要發(fā)送的數據包，數據自動(dòng)加前導碼和校驗，接著(zhù)進(jìn)入發(fā)送模式發(fā)送數據包，等待本次發(fā)送結束，最后沖洗緩沖區，本次發(fā)送完畢。接收端接收一組數據中首先進(jìn)入接收模式，等待接收信息完成，然后接收到的數據包被分解，讀出所有接收到的數據并存儲，最后清洗緩沖區，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(diǎn)。在CCll00之前的無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片都是采用同步方式將數據按位發(fā)送出去，這種方式在發(fā)送與接收數據時(shí)處理起來(lái)比較麻煩，接收時(shí)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(lái)，當需要發(fā)射數據時(shí)，只需將發(fā)射的數據按照一定的格式通過(guò)SPI口寫(xiě)入到發(fā)射FIF0，然后把CCll00配置成發(fā)射狀態(tài)，數據就會(huì )按照要求發(fā)射出去；當需要接收數據時(shí)，首先將CCll00配置成接收狀態(tài)，一旦收到符合要求的數據，CCll00就會(huì )把收到的數據存入接收FIF0，同時(shí)引腳GD00或GD02會(huì )有一個(gè)脈沖出現，這個(gè)脈沖可以用來(lái)通知MCU有一個(gè)數據包已被CCll00收到，MCU就可以通過(guò)SPI口將CCll00收到的數據取出來(lái)。硬件連接如圖2所示。