通信論文快速發(fā)表期刊推薦《通信技術(shù)》1967年創(chuàng)刊，辦刊時間已逾40多年。是由中華人民共和國工業(yè)和信息化部主管、中國電子科技集團(tuán)公司第三十研究所主辦。國內(nèi)創(chuàng)辦時間長、影 響大的計算機(jī)專業(yè)媒體。國內(nèi)外公開發(fā)行，國內(nèi)統(tǒng)一刊號CN51-1167/TN，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號ISSN1002-0802。

　　摘要：ZigBeee作為一種新型的無線通信技術(shù)，具有成本和功率低的優(yōu)點，因此其作為實現(xiàn)近距離傳感器網(wǎng)絡(luò)是最合適的方案。本文從對基于ZigBeee的無線抄表系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行分析，為基于ZigBeee無線抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)提供可靠的依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞：ZigBeee,無線抄表系統(tǒng),設(shè)計

　　傳統(tǒng)人工抄表方式的很多不足已無法適應(yīng)現(xiàn)代抄表需求，人們開始對自動抄表方式進(jìn)行深入研究并使用。本文提出了基于ZigBee技術(shù)的無線抄表設(shè)計方案，其具有可靠性高、功耗低、計量準(zhǔn)確、操作簡單以及自動化程度高等優(yōu)點。

　　1、基于ZigBee的無線抄表系統(tǒng)總體設(shè)計

　　圖1為基于ZigBee無線抄表系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，其主要由ZigBee自組網(wǎng)、集抄中心及GPRS網(wǎng)三部分共同構(gòu)成。它們各自都具有不同的功能，在系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的作用，構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。ZigBee自組網(wǎng)的主要功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和存儲，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器與集中器之間的數(shù)據(jù)通信；GPRS網(wǎng)是完成集中器與集抄中心之間的數(shù)據(jù)通信；在集抄中心配有數(shù)據(jù)庫以及PC機(jī)，進(jìn)而實現(xiàn)對所有數(shù)據(jù)的儲存、分析、處理并發(fā)出命令。

　　ZigBee自組網(wǎng)可以設(shè)計為數(shù)據(jù)采集器、中轉(zhuǎn)器及集中器三個部分，它們均屬于ZigBee網(wǎng)的節(jié)點，都帶有節(jié)點硬件，集中器為中心節(jié)點。

　　圖1基于ZigBee的無線抄表系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

　　2、基于ZigBee的無線抄表系統(tǒng)的硬件設(shè)計

　　2.1ZigBee節(jié)點的硬件設(shè)計

　　圖2為ZigBee節(jié)點原理圖，其硬件主要包括CC2430、天線、傳感器、功率放大以及電源這五個部分，其中CC2430模塊的核心芯片的設(shè)計結(jié)合了Chipcpn公司先進(jìn)的ZigBee協(xié)議棧和工具包；以IDE作為支持，內(nèi)部線路的交互式調(diào)試以IAR為支持；結(jié)合DSSS和8051控制器，在國內(nèi)外嵌入式射頻芯片中性能和功能都是無可比擬的。對于ZigBee之外2.4GHz頻率的設(shè)備也具有適用性；傳感器模塊的主要功能就是對電度表計的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過信號功率放大器模塊實現(xiàn)傳感器所采集數(shù)據(jù)的放大再將其傳給CC2430模塊進(jìn)行后續(xù)的處理，這時CC2430模塊將所采集到的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之后進(jìn)行處理，處理完成之后通過天線模塊將出現(xiàn)信號發(fā)出；電源模塊所起到的作用就是給整個系統(tǒng)供電。

　　圖2ZigBee節(jié)點原理圖

　　2.2數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器的硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)通常所處的位置是比較復(fù)雜的家居環(huán)境當(dāng)中，無疑受到很多干擾，給ZigBee的信號強(qiáng)度造成不同程度的影響，這樣傳輸距離就縮短了，但事實上采集器和集中器之間的距離是比較遠(yuǎn)的，而且采集器不具備存儲數(shù)據(jù)的功能，基于此種情況，文中在系統(tǒng)中設(shè)計了數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器，其主要由CC2430、射頻RF功率放大及存儲器等共同構(gòu)成。在射頻芯片和天線之間設(shè)計了RF公路放大電路以保證整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力；存儲器的主要作用就是對來自采集器數(shù)據(jù)電路存儲。

　　2.3集中器的硬件設(shè)計

　　集中器作為系統(tǒng)中心節(jié)點，其主要由CC2430、GPRS模塊、ARM芯片、復(fù)位模塊以及電源共同構(gòu)成，如圖3所示。以下主要分析ARM芯片以及GPRS模塊的選型。ARM微處理器由于局域很多領(lǐng)域中都得到了極為廣泛的應(yīng)用。綜合考慮多種因素，文中設(shè)計的系統(tǒng)最后選用了三星公司生產(chǎn)的S3C2410，其作為一款嵌入式微處理器，對便攜式、高性價比以及低功耗設(shè)備尤為適用；GPRS通信網(wǎng)具有性能完善、覆蓋面廣、糾錯能力強(qiáng)等優(yōu)點，文中所設(shè)計的系統(tǒng)選用它來保證集抄中心和集中器之間通信的實時性和可靠性。本設(shè)計選用了SIM100，它具有較高的性價比，同時具有增強(qiáng)型AT命令集，可以為用戶提供功能完善的系統(tǒng)接口，可有效節(jié)約成本。模塊可以支持外部的SIM卡，所選用的SIM卡應(yīng)開通GPRS業(yè)務(wù)。

　　圖3GPRS模塊電路原理圖

　　3、軟件設(shè)計

　　圖4為系統(tǒng)核心部件集中器軟件的工作流程圖，其主要包括對所有ZigBee節(jié)點以及集抄中心的監(jiān)聽。在受到入網(wǎng)的信息時，集中器對所屬ZigBee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)址和節(jié)點個數(shù)機(jī)械查詢，若有空節(jié)點存在且不是已有網(wǎng)址，便進(jìn)行入網(wǎng)允許；在收到表計數(shù)據(jù)時通過GPRS向集抄中心上報。在收到下發(fā)給集中器的信息時，由集中器完成處理；在收到向電表下發(fā)的信息時，將其通過ZigBee傳給電表由其進(jìn)行一定的處理。

　　圖4集中器軟件工作流程圖

　　結(jié)束語

　　文中所設(shè)計的無線抄表系統(tǒng)采用了ZigBee技術(shù)，經(jīng)過實踐，該系統(tǒng)具有良好的性能、較好的使用價值和開發(fā)性，對居民小區(qū)的自動抄表領(lǐng)域具有較強(qiáng)的適用性。由于系統(tǒng)具有較高的可靠性，將會有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

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