中心議題：

• 自動(dòng)抄表系統結構
• 無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統主要器件的介紹
• 無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統的硬件設計及軟件設計

近些年信息通信領(lǐng)域中發(fā)展最快、應用最廣的就是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。而無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)又有著(zhù)集成化、低功耗、易操作的發(fā)展趨勢。微功率短距離無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)作為一種無(wú)線(xiàn)通信實(shí)用技術(shù)，一般使用單片射頻收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件構成專(zhuān)用或通用無(wú)線(xiàn)通信模塊，只要依據命令字進(jìn)行操作即可實(shí)現基本的數據無(wú)線(xiàn)短距離抄表功能。本文提出了一種基于CC1100的無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統，其通信質(zhì)量好、成本低、工作可靠、經(jīng)濟實(shí)用，可以準確及時(shí)地將用戶(hù)三表數據抄送上來(lái)，是一種理想的自動(dòng)抄表解決方案，同時(shí)也是抄表收費系統發(fā)展的趨勢。

1 抄表系統結構

抄表系統主要由主站、GPRS通信信道、集中器、低壓電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、數據采集器、用戶(hù)電表組成。系統工作原理是利用低壓電力線(xiàn)或者RS一232總線(xiàn)將電表數據由采集器傳輸到集中器，然后集中器將信號定時(shí)或實(shí)時(shí)地傳送至GPRS網(wǎng)絡(luò )，經(jīng)網(wǎng)關(guān)支持節點(diǎn)(GatewayGPRSSupportNode，GGSN)完成與Internet網(wǎng)絡(luò )的數據交換，最后由主站的計算機接收Internet上的數據并進(jìn)行用戶(hù)電表數據匯總、電費計量、線(xiàn)損分析等相關(guān)處理。

系統可用于家庭內部三表或多表數據的抄送。系統下層直接與水表、電表、煤氣表等連接，上層與抄表中心主機連接，實(shí)現數據的遠程抄送。系統一般使用被動(dòng)抄表方式。上層模塊接收到儀表中心的抄表命令時(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式向下層模塊發(fā)送抄表指令。無(wú)線(xiàn)抄表系統的總體框架如圖1所示。

2 主要器件的介紹

2．1 AT89S52的主要特點(diǎn)
A89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8k在系統可編程F1ash存儲器。片上F1ash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供了高靈活、超有效的解決方案。

A89S52與MCS一5l單片機產(chǎn)品兼容，具有8k字節在系統可編程F1ash存儲器、1000次擦寫(xiě)周期、全靜態(tài)操作：OHz～33Hz、三級加密程序存儲器、32個(gè)可編程I／O口線(xiàn)、三個(gè)16位定時(shí)器／計數器、八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門(mén)狗定時(shí)器、雙數據指針、掉電標識符。

2．2 CC1100主要性能
CC1100是一種低成本真正單片的UHF收發(fā)器，為低功耗無(wú)線(xiàn)應用而設計。電路主要設定為在315、433、868和915MHz的ISM(工業(yè)，科學(xué)和醫學(xué))和ISRD(短距離設備)頻率波段，也可以容易地設置為300～348MHz、400～464MHz和800～928MHz的其他頻段。RF收發(fā)器集成了一個(gè)高度可配置的調制解調器。其數據傳輸速率可達500kbps。通過(guò)開(kāi)啟集成在調制解調器上的前向誤差校正選項，能使性能得到提升。CC1100為數據包處理、數據緩沖、突發(fā)數據傳輸、清晰信道評估、連接質(zhì)量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。CC1100的主要操作參數和164位傳輸／接收FIF0(先進(jìn)先出堆棧)可通過(guò)SPI接口控制。
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3 硬件設計

單片機對發(fā)射模塊和接收模塊的控制，首先都要對單片機的接口進(jìn)行初始化(SPI總線(xiàn)接口技術(shù)是一種高速、高效率的串行接口技術(shù)，主要用于擴展外設和進(jìn)行數據交換。)，然后要對射頻模塊初始化，在這部分的初始化中要上電復位芯片和對它的片內寄存器進(jìn)行配置。發(fā)射端發(fā)射一組數據中首先要通過(guò)口對，緩沖區設置單次發(fā)送的數據個(gè)數，然后寫(xiě)入要發(fā)送的數據包，數據自動(dòng)加前導碼和校驗，接著(zhù)進(jìn)入發(fā)送模式發(fā)送數據包，等待本次發(fā)送結束，最后沖洗緩沖區，本次發(fā)送完畢。接收端接收一組數據中首先進(jìn)入接收模式，等待接收信息完成，然后接收到的數據包被分解，讀出所有接收到的數據并存儲，最后清洗緩沖區，本次接收完畢。CC1100具有包處理機制、發(fā)送、接收FIF0、WOR模式(WakeonRadio)等諸多特點(diǎn)。在CC1100之前的無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片都是采用同步方式將數據按位發(fā)送出去，這種方式在發(fā)送與接收數據時(shí)處理起來(lái)比較麻煩，接收時(shí)還要判斷前導字與同步字。而CC1100把這些繁瑣的工作承擔下來(lái)，當需要發(fā)射數據時(shí)，只需將發(fā)射的數據按照一定的格式通過(guò)SPI口寫(xiě)入到發(fā)射FIF0，然后把CC1100配置成發(fā)射狀態(tài)，數據就會(huì )按照要求發(fā)射出去；當需要接收數據時(shí)，首先將CC1100配置成接收狀態(tài)，一旦收到符合要求的數據，CC1100就會(huì )把收到的數據存入接收FIF0，同時(shí)引腳GD00或GD02會(huì )有一個(gè)脈沖出現，這個(gè)脈沖可以用來(lái)通知MCU有一個(gè)數據包已被CC1100收到，MCU就可以通過(guò)SPI口將CC1100收到的數據取出來(lái)。硬件連接如圖2所示。

4 軟件設計

CC1100通過(guò)4線(xiàn)SPI兼容接口(SI、S0、SCLK和CSn)配置，這個(gè)接口同時(shí)用作寫(xiě)和緩存數據。SPI接口是一種同步串行通信接口，CSn是芯片選擇管腳，當該管腳為低電平時(shí)，SPI接口可以通信，反之不能通信。SI和SO為數字傳輸管腳，分別用于數據輸入和數據輸出。SCLK為同步時(shí)鐘，在時(shí)鐘的上升沿或下降沿數字數據被寫(xiě)入或讀出。在讀或是寫(xiě)寄存器，首先要在SI管腳寫(xiě)入寄存器地址(Address)字節。地址字節有8位，最高位為讀寫(xiě)位，后7位為地址位。當執行寫(xiě)寄存器操作時(shí)，讀寫(xiě)位為O，當執行讀寄存器操作時(shí)，讀寫(xiě)位為1。無(wú)論是讀操作還是寫(xiě)操作，在地址字節被寫(xiě)入時(shí)，CC1100S0腳上輸出一個(gè)芯片狀態(tài)字節，狀態(tài)字節包含關(guān)鍵狀態(tài)信號，對MCU是有用的。CC1100的TXFIF0(發(fā)射先進(jìn)先出堆棧)和RXFIF0(接收先進(jìn)先出堆棧)也可以用同樣的讀寫(xiě)方式進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，只是使用與配置寄存器不同的地址段加以區別。另外，CC1100的指令也是通過(guò)SPI接口傳送，CC1100有14個(gè)內部指令。這些指令用來(lái)關(guān)閉晶體振蕩器，開(kāi)啟傳輸模式，狀態(tài)轉換和電磁波激活等。軟件流程如圖3所示。

通過(guò)SI寫(xiě)入特定的字節使CC1100執行不同的命令，CC1100共有20個(gè)引腳，可通過(guò)4線(xiàn)SPI兼容接口配置(包括數據線(xiàn)SI、S0、時(shí)鐘線(xiàn)SCLK、使能線(xiàn)CSn)。其中CSn可以連接到一個(gè)IO口來(lái)模擬時(shí)序，而其他三個(gè)腳則接到主MCU的SPI接口。通過(guò)重復使用SPI接口上的SI、SCLK和CSn，可使通信的主要狀態(tài)執行一個(gè)簡(jiǎn)單的三腳控制，即休眠、空閑、RX和TX。CC1100有兩個(gè)專(zhuān)用的配置引腳和一個(gè)共享引腳，能用于輸出對控制軟件有用的內部狀態(tài)信息，并能用來(lái)對MCU產(chǎn)生中斷，其引腳名為GD00和GD01。共享引腳為SPI接口上的S0腳。GDOl／SO的默認設置為3狀態(tài)輸出。通過(guò)選擇任意其他的控制選項可使GD01／SO腳成為一般引腳。當CSn為低時(shí)，此引腳的功能如一般S0腳；而在同步和異步連續模式下，處于傳輸模式時(shí)，GD00腳被用作連續TX數據輸入腳。

5 結論

無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢，而對于抄表系統的改造，由AT89S52單片機和CC1100構成的無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統具有使用方便、成本低、應用靈活、價(jià)格適中的優(yōu)點(diǎn)。家庭內部的三表可以統一抄送。還可以應用在低功率遙感勘測，住宅和建筑自動(dòng)控制，無(wú)線(xiàn)警報和安全系統，工業(yè)監測和控制，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，遙控遙測系統中，而且適用于電子消費產(chǎn)品、住宅、建筑物自動(dòng)控制等諸多無(wú)線(xiàn)應用領(lǐng)域。