無線抄表終端電路設(shè)計，Zigbee是背后的高招

本文介紹了一種以MSP430F149單片機為核心的，基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的無線抄表終端。具體闡述了該終端的主要特點、硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計。試驗結(jié)果表明，該設(shè)計具有運行穩(wěn)定，可靠性高的特點，可廣泛應(yīng)用于各類水、電、氣表終端無線集中抄表中，具有良好的應(yīng)用前景。
　　電路原理：核心處理器采用TI公司的MSP430F149單片機。為實現(xiàn)低功耗的要求，電路中采用高速和低速兩個晶振，由高速晶振產(chǎn)生頻率較高的MCL－K，以滿足 CPU高速數(shù)據(jù)運算的要求，在不需要CPU工作時關(guān)閉高速晶振，由低速晶振產(chǎn)生頻率較低的ACLK，運行實時時鐘。日歷時鐘芯片采用PHILIPS公司的 PCF8563。此芯片支持IIC總線接口，采用低功耗CMOS技術(shù)，具有較寬的工作電壓范圍1．0V～5．5V，在3．0V供電條件下，工作電流和休眠電流的典型值都為0．25μA，能記錄世紀(jì)、年、月、日、周、時、分、秒，具有定時、報警和頻率輸出功能。存儲器采用復(fù)旦微電子的FM24C04。此芯片是兩線制串行EEPROM，兼容IIC總線接口，采用低功耗CMOS技術(shù)，具有較寬的工作電壓范圍2．2V～5．SV，在3．0V供電條件下，額定電流為 1mA，休眠電流典型值為5 μA，在掉電情況下，存儲器中的數(shù)據(jù)能保存100年。
　　
　　MSP430F149在硬件上具有2路TTL電平的串行接口，一路經(jīng)SP3485芯片轉(zhuǎn)換成RS485串行接口后與連接在其底層的數(shù)字電能表通信，另一路直接與CC2430進(jìn)行通信。RS485總線被目前的絕大多數(shù)數(shù)字電能表所支持，其采用平衡發(fā)送和差分接收方式實現(xiàn)通信，具有極強的抗共模干擾能力，信號可傳輸上千米，并且支持多點數(shù)據(jù)通信。而符合Zigbee協(xié)議的CC2430芯片支持TTL電平的串行接口，所以無須進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，就可以與核心處理器進(jìn)行通信。
　　本終端在設(shè)計的過程中所有器件的選型都考慮了低功耗要求，即使使用電池供電，每次更換電池也至少可以使用兩年。并且選用的元器件都支持3．3V電壓，全部電路只需要單一電源就可以穩(wěn)定運行。 圖1是本終端的硬件原理圖，省略掉了電源穩(wěn)壓電路、濾波電路和一些外圍元件。圖中的LED1、LED2、LED3分別用于指示接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)和無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。
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