基于Zigbee短距離通信智能模塊硬件研究.pdf

1、隨著電力市場(chǎng)化改革的深入和城市配電網(wǎng)改造工程的啟動(dòng)，國(guó)家電網(wǎng)公司用電管理模式的推廣和普及，使得用戶電量的準(zhǔn)確、及時(shí)抄收成為衡量供電企業(yè)管理水平的重要標(biāo)志。遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)用電數(shù)據(jù)的自動(dòng)抄收并杜絕人工操作的一切弊端。因此，建立一套完善的自動(dòng)抄表系統(tǒng)是亟需解決的問(wèn)題。
　　本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外自動(dòng)抄表系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了研究,提出了一套基于Zigbee技術(shù)的無(wú)線遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表方案。對(duì)目前市場(chǎng)上Zigbee芯片供應(yīng)商提供的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行

2、對(duì)比并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境后，綜合考慮選擇了兩款SOC芯片：EM250芯片和TI CC2530芯片。
　　其次，研究了基于EM250芯片的Zigbee模塊數(shù)據(jù)采集終端硬件實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)通信底板硬件實(shí)現(xiàn)。首先介紹了EM250核心芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時(shí)研究并分析 Zigbee模塊硬件原理圖的各個(gè)模塊功能。之后，研究設(shè)計(jì)了用于Zigbee模塊組網(wǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)通信底板。數(shù)據(jù)通信底板主要分為以下幾個(gè)子電路：DC-DC轉(zhuǎn)換電路，USB轉(zhuǎn)UART電路，

3、RS232轉(zhuǎn)UART電路，串口指示燈及溫度采集電路。同時(shí)對(duì)本次PCB設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)從理論到實(shí)踐進(jìn)行了說(shuō)明，其中包括基板的選擇，電源、地的布線結(jié)構(gòu)及射頻傳輸線的阻抗控制。最后，給出了硬件射頻測(cè)試、通信距離測(cè)試結(jié)果并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。測(cè)試結(jié)果表明：模塊調(diào)制波輸出功率達(dá)19.07dBm，單載波輸出功率達(dá)18.76dBm,達(dá)到指標(biāo)要求。室外通信距離在1000米情況下，通信暢通，無(wú)丟包現(xiàn)象。
　　最后，研究并實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通信模塊的關(guān)鍵部分

4、——微帶天線。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了符合Zigbee頻段（2.405GHz-2.4835GHz）的兩款微帶天線：IFA（inverted-F antenna）天線和矩形圓極化天線。IFA（inverted-F antenna）天線集成在基于TI CC2530芯片的模塊上，因此首先給出TI模塊的硬件實(shí)物圖及測(cè)試結(jié)果，之后對(duì)設(shè)計(jì)的兩款天線，分別從理論、仿真到最終的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)闡述，并對(duì)天線仿真結(jié)果與測(cè)試結(jié)果差異進(jìn)行了分析。測(cè)試結(jié)果