基于MSP430和Zigbee的无线抄表终端设计

2019-08-02 16:04发布

 1 引言
  随着客户数量的增多,特别是一户一表的推广,供电部门抄录客户用电数据的工作量成倍增加。传统的手工抄表不但费时、费力,准确性和及时性得不到可靠的保证,而且存在安全隐患、管理费用过高等缺点, 已不适应现代电力企业管理的需要。近年来提出了多种远程自动抄表方式,但是远程抄表系统对通信技术的数据可靠性要求很高,对功耗的要求也很苛刻,各种远程抄表方式受技术或成本制约,推广速度缓慢。本文给出了一种基于MSP430F149和Zigbee技术的无线自动抄表终端, 通信质量好、工作可靠、经济实用, 可以准确及时地将用户电能表数据抄取上传, 是一种理想的自动抄表解决方案。
  在诸多的无线方案中,我们选用了近几年来一种新兴的无线传输技-Zigbee技术。它是一种适合短距离、低速率无线网络技术,它采用 IEEE802.15.4标准,利用全球免费的2.4 GHz公共频率。Zigbee技术具有强大的设备联网功能,能够实现在数千个微小的传感器之间相互协调通信,并且使整个网络的功耗非常低,但通信效率却很高。
  其最大的优点在于能够实现各个通信节点之间的自动组网,并自行选择最佳通信路由,当网络中的某个节点退出或变更位置后,Zigbee网络会自动重新创建最佳路由。Zigbee技术应用于监视、控制网络时,具有非常显着的低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远、数据安全等优势,目前被视为替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。TI、Freescale等国际芯片巨头都推出了比较成熟的Zigbee开发平台。
  本设计选用了TI下属Chipcon公司生产的CC2430芯片,它是一种符合ZigBee技术的2.4GHz射频系统单芯片,此单芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。
  它使用1个8位MCU,具有128KB可编程闪存和8KB的RAM,还包含模拟数字转换器、几个定时器、AES128协同处理器、看门狗定时器、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路,以及21个可编程I/O引脚。
  CC2430芯片具有以下优点:采用高性能和低功耗的8051微控制器核;集成符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz的RF无线电收发机;具有优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性;在休眠模式时仅 0.9μA的流耗,外部的中断或RTC能唤醒系统,在待机模式时少于0.6μA的流耗,外部的中断能唤醒系统;适应较宽的电压范围(2.0~3.6V);集成AES安全协处理器。
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7条回答
51xlf
2019-08-03 03:56
本终端在设计的过程中所有器件的选型都考虑了低功耗要求,即使使用电池供电,每次更换电池也至少可以使用两年。并且选用的元器件都支持3.3V电压,全部电路只需要单一电源就可以稳定运行。图1是本终端的硬件原理图,省略掉了电源稳压电路、滤波电路和一些外围元件。


  图中的LED1、LED2、LED3分别用于指示接收数据、发送数据和无线网络状态。

图1 硬件原理图

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