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无线抄表终端电路设计，Zigbee是背后的高招
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2017-12-08
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本文介绍了一种以MSP430F149单片机为核心的，基于Zigbee网络的无线抄表终端。具体阐述了该终端的主要特点、硬件电路设计和软件设计。试验结果表明，该设计具有运行稳定，可靠性高的特点，可广泛应用于各类水、电、气表终端无线集中抄表中，具有良好的应用前景。
电路原理：核心处理器采用TI公司的MSP430F149单片机。为实现低功耗的要求，电路中采用高速和低速两个晶振，由高速晶振产生频率较高的MCL－K，以满足 CPU高速数据运算的要求，在不需要CPU工作时关闭高速晶振，由低速晶振产生频率较低的ACLK，运行实时时钟。日历时钟芯片采用PHILIPS公司的 PCF8563。此芯片支持IIC总线接口，采用低功耗CMOS技术，具有较宽的工作电压范围1．0V～5．5V，在3．0V供电条件下，工作电流和休眠电流的典型值都为0．25μA，能记录世纪、年、月、日、周、时、分、秒，具有定时、报警和频率输出功能。存储器采用复旦微电子的FM24C04。此芯片是两线制串行EEPROM，兼容IIC总线接口，采用低功耗CMOS技术，具有较宽的工作电压范围2．2V～5．SV，在3．0V供电条件下，额定电流为 1mA，休眠电流典型值为5 μA，在掉电情况下，存储器中的数据能保存100年。
MSP430F149在硬件上具有2路TTL电平的串行接口，一路经SP3485芯片转换成RS485串行接口后与连接在其底层的数字电能表通信，另一路直接与CC2430进行通信。RS485总线被目前的绝大多数数字电能表所支持，其采用平衡发送和差分接收方式实现通信，具有极强的抗共模干扰能力，信号可传输上千米，并且支持多点数据通信。而符合Zigbee协议的CC2430芯片支持TTL电平的串行接口，所以无须进行接口转换，就可以与核心处理器进行通信。
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。
电路原理：核心处理器采用TI公司的MSP430F149单片机。为实现低功耗的要求，电路中采用高速和低速两个晶振，由高速晶振产生频率较高的MCL－K，以满足 CPU高速数据运算的要求，在不需要CPU工作时关闭高速晶振，由低速晶振产生频率较低的ACLK，运行实时时钟。日历时钟芯片采用PHILIPS公司的 PCF8563。此芯片支持IIC总线接口，采用低功耗CMOS技术，具有较宽的工作电压范围1．0V～5．5V，在3．0V供电条件下，工作电流和休眠电流的典型值都为0．25μA，能记录世纪、年、月、日、周、时、分、秒，具有定时、报警和频率输出功能。存储器采用复旦微电子的FM24C04。此芯片是两线制串行EEPROM，兼容IIC总线接口，采用低功耗CMOS技术，具有较宽的工作电压范围2．2V～5．SV，在3．0V供电条件下，额定电流为 1mA，休眠电流典型值为5 μA，在掉电情况下，存储器中的数据能保存100年。
MSP430F149在硬件上具有2路TTL电平的串行接口，一路经SP3485芯片转换成RS485串行接口后与连接在其底层的数字电能表通信，另一路直接与CC2430进行通信。RS485总线被目前的绝大多数数字电能表所支持，其采用平衡发送和差分接收方式实现通信，具有极强的抗共模干扰能力，信号可传输上千米，并且支持多点数据通信。而符合Zigbee协议的CC2430芯片支持TTL电平的串行接口，所以无须进行接口转换，就可以与核心处理器进行通信。
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。
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