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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无线自动抄表是未来发展的必然趋势,而在抄表系统的改造过程中,采用超低功耗MSP430F149作为核心处理器,结合自动组网Zigbee技术研发的本抄表终端具有明显的技术优势。本终端已经在我校的教师公寓小区中进行试验,结果表明运行稳定可靠,到达了设计要求,具有很好的应用前景。下一步我们将进一步对终端进行改进,使其适用与水、气、电三表合抄,创造更大的经济效益和社会效益。
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