對(duì)無線抄表終端機(jī)的科學(xué)研究.pdf

1、本文從SoC芯片nRF24E1內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能、A/D轉(zhuǎn)換器、無線收發(fā)器、無線端口等硬件結(jié)構(gòu)，從SoC芯片nRF24E1的數(shù)據(jù)包格式、猝發(fā)模式等通信協(xié)議以及猝發(fā)配置、普通RF配置等配置方式，對(duì)無線抄表終端機(jī)進(jìn)行詳細(xì)介紹，并且實(shí)現(xiàn)其硬件電路的方案設(shè)計(jì)和實(shí)用程序的設(shè)計(jì)。主要論述nRF24E1芯片及其新技術(shù)在無線抄表系統(tǒng)終端機(jī)的實(shí)際應(yīng)用。 本文研究的終端機(jī)是以SoC芯片nRF24E1特有的ShockBurst TM技術(shù)、射頻技術(shù)、程

2、序引導(dǎo)技術(shù)、配置方式等新技術(shù)在無線抄表上的應(yīng)用研究。終端機(jī)將置于無線抄表表具的內(nèi)部，執(zhí)行計(jì)數(shù)、處理、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，接受指令，傳輸?shù)刂放c數(shù)據(jù)。利用Keil C51對(duì)終端機(jī)進(jìn)行軟件編程并編譯出代碼，寫入片外程序存儲(chǔ)器。 終端機(jī)的地址可以在編程時(shí)寫入，不易修改，不利于大批量生產(chǎn)、隨機(jī)使用，鑒于此，專門研制一種簡易寫碼器。通過一精密的100微安電流源在一電阻網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生的電壓，利用nRF24E1的ADC把輸入的代表數(shù)字0～9和A～F的模擬電壓

3、值轉(zhuǎn)換為表具終端機(jī)的二進(jìn)制地址碼作為用戶表具的身份。這樣終端機(jī)的本機(jī)地址編碼的確定就有兩種方式。第一種是在軟件編程時(shí)直接在程序里賦予地址碼；第二種是在生產(chǎn)出終端機(jī)成品后，利用專用的簡易編碼器隨時(shí)隨地進(jìn)行編寫地址碼，尤其適用于現(xiàn)場(chǎng)按照既定的地址分配規(guī)劃配置地址碼。 由于存儲(chǔ)器空間不夠大，可以劈作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的空間有限，因此將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)定位于nRF24E1內(nèi)部RAM區(qū)，這樣也充分利用了nRF24E1的內(nèi)部資源，其地址分配由編譯系統(tǒng)指定

4、。 還以能夠?qū)崿F(xiàn)分組集中抄表為目的，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析驗(yàn)證分組數(shù)量、通信距離等對(duì)無線抄表過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘挠绊?。?duì)大于、小于20個(gè)表具終端機(jī)分組的情況也做了試驗(yàn)。大于20的(25個(gè)一組)70米距離時(shí)數(shù)據(jù)傳輸無錯(cuò)誤，傳輸時(shí)間無明顯延遲；120米距離時(shí)數(shù)據(jù)傳輸偶爾錯(cuò)誤，傳輸時(shí)間無明顯延遲；30以上的限于設(shè)備條件未做。小于20的(10個(gè)一組)70米距離時(shí)數(shù)據(jù)傳輸無錯(cuò)誤，傳輸時(shí)間瞬間完成，無明顯提前；120米距離時(shí)數(shù)據(jù)傳輸無錯(cuò)誤，傳輸

5、時(shí)間瞬間完成，無明顯提前。對(duì)于開闊場(chǎng)地的無線監(jiān)測(cè)、檢測(cè)，150米距離未見數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際和空中電磁干擾，確定50米為無線抄表的可靠通信距離。實(shí)例證明分組集中無線抄表是可行的。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)、分組驗(yàn)證和模擬現(xiàn)場(chǎng)距離試驗(yàn)，通過與上位機(jī)通信建立數(shù)據(jù)庫的實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了50米左右，20個(gè)表具為一組的中近程無線監(jiān)測(cè)、檢測(cè)和無線抄表功能。 通過研究和實(shí)踐證明：充分利用SoC芯片nRF24E1特有的新技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)分組集中無線抄表，