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基于A(yíng)tmega128L的低功耗無(wú)線(xiàn)水表數據采集通信終端的設計和研究
作者：
時(shí)間：2013-10-14
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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2 軟件設計
2.1 集中器與采集器通信協(xié)議
為確保集中器與采集器之間能夠順暢地進(jìn)行通信，采用主-從結構的半雙工通信方式，設計通信協(xié)議如表1所示。
根據CJ/T188-2004《用戶(hù)計量?jì)x表數據傳輸技術(shù)條件》，幀起始符是表示一幀信息的開(kāi)始，規定為68H；儀表類(lèi)型是采集通信終端的水表類(lèi)型，本終端為冷水表，儀表類(lèi)型是10H；地址域是識別每個(gè)采集終端的唯一標識，由7個(gè)字節組成，每個(gè)字節為2位BCD碼，地址長(cháng)度為14位十進(jìn)制數，最少可接入上千億個(gè)終端；控制碼定義了通信規則[5]；數據長(cháng)度為數據域的字節數，用十六進(jìn)制表示，讀終端數據時(shí)L不大于64H，寫(xiě)終端數據時(shí)L不大于32H，L=0時(shí)無(wú)數據域；數據域為傳輸的數據，包括數據標識、序列號和數據；校驗碼用來(lái)檢驗該組數字的正確性，采用偶校驗；結束符標識一幀信息的結束，規定為16H。
字節格式為每字節含8位二進(jìn)制碼，傳輸時(shí)加上一個(gè)起始位(0)、一個(gè)偶校驗位(E)和一個(gè)停止位(1)，共11位，先傳低位后傳高位。
2.2 采集通信終端軟件設計
終端節點(diǎn)上的軟件負責完成用戶(hù)數據的實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊將采集的數據包傳送至數據集中器。終端節點(diǎn)遵循休眠-被喚醒-正常工作-休眠的循環(huán)工作模式。在休眠狀態(tài)下，處理器停止工作，無(wú)線(xiàn)模塊處于休眠狀態(tài)。當終端接收到內部定時(shí)器的喚醒命令后，終端節點(diǎn)被喚醒，處理器進(jìn)行數據采集、發(fā)送等命令。為了確保集中器能夠收到終端節點(diǎn)發(fā)送的數據，集中器要返回給終端節點(diǎn)一個(gè)收到數據指令。這樣做可以在軟件上盡量降低丟包率和系統的功耗。終端節點(diǎn)的軟件工作流程如圖5所示。
3 實(shí)驗數據分析
為了測量數據采集通信終端的丟包率和正確率，分別選取疊加厚度為70 cm的墻壁和空曠地帶進(jìn)行了實(shí)驗。測試結果如表2所示。
對比在有障礙物和空曠地帶的實(shí)驗數據發(fā)現，障礙物的阻擋導致丟包率和正確率的下降、傳輸距離變小，嚴重影響了通信的可靠性。對比不同通信距離的空曠地帶數據發(fā)現，傳輸距離越遠，丟包率越高、正確率越低。結合實(shí)驗結果及反復實(shí)驗情況，得出影響水表采集通信終端可靠性的主要因素有兩個(gè)：傳輸距離與障礙物的阻擋情況；其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)的干擾。為了解決以上問(wèn)題提高系統的可靠性，可采取如下措施：在硬件設置上提高發(fā)射功率；在軟件設計上，增加接收反饋幀以及超時(shí)重發(fā)。實(shí)驗證明，在數據采集通信終端在地下時(shí)，完全可以實(shí)現數據的收發(fā)。
低功耗無(wú)線(xiàn)水表數據采集通信終端的設計和研究，實(shí)現了地下水表數據抄收的功能，解決了地下水抄收困難的問(wèn)題。相信這種自動(dòng)抄表技術(shù)將會(huì )在工業(yè)節水方面得到很好的應用和更好的發(fā)展，也會(huì )為水表、電表、氣表、熱表的融合提供更好的支持。
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