通信論文快速發表期刊推薦《通信技術》1967年創刊，辦刊時間已逾40多年。是由中華人民共和國工業和信息化部主管、中國電子科技集團公司第三十研究所主辦。國內創辦時間長、影 響大的計算機專業媒體。國內外公開發行，國內統一刊號CN51-1167/TN，國際標準刊號ISSN1002-0802。

　　摘要：ZigBeee作為一種新型的無線通信技術，具有成本和功率低的優點，因此其作為實現近距離傳感器網絡是最合適的方案。本文從對基于ZigBeee的無線抄表系統的設計進行分析，為基于ZigBeee無線抄表系統的實現提供可靠的依據。

　　關鍵詞：ZigBeee,無線抄表系統,設計

　　傳統人工抄表方式的很多不足已無法適應現代抄表需求，人們開始對自動抄表方式進行深入研究并使用。本文提出了基于ZigBee技術的無線抄表設計方案，其具有可靠性高、功耗低、計量準確、操作簡單以及自動化程度高等優點。

　　1、基于ZigBee的無線抄表系統總體設計

　　圖1為基于ZigBee無線抄表系統的網絡結構圖，其主要由ZigBee自組網、集抄中心及GPRS網三部分共同構成。它們各自都具有不同的功能，在系統中發揮著非常重要的作用，構成一個完整的系統。ZigBee自組網的主要功能是進行數據的采集和存儲，同時實現數據采集器與集中器之間的數據通信；GPRS網是完成集中器與集抄中心之間的數據通信；在集抄中心配有數據庫以及PC機，進而實現對所有數據的儲存、分析、處理并發出命令。

　　ZigBee自組網可以設計為數據采集器、中轉器及集中器三個部分，它們均屬于ZigBee網的節點，都帶有節點硬件，集中器為中心節點。

　　圖1基于ZigBee的無線抄表系統網絡結構圖

　　2、基于ZigBee的無線抄表系統的硬件設計

　　2.1ZigBee節點的硬件設計

　　圖2為ZigBee節點原理圖，其硬件主要包括CC2430、天線、傳感器、功率放大以及電源這五個部分，其中CC2430模塊的核心芯片的設計結合了Chipcpn公司先進的ZigBee協議棧和工具包；以IDE作為支持，內部線路的交互式調試以IAR為支持；結合DSSS和8051控制器，在國內外嵌入式射頻芯片中性能和功能都是無可比擬的。對于ZigBee之外2.4GHz頻率的設備也具有適用性；傳感器模塊的主要功能就是對電度表計的數據進行采集，通過信號功率放大器模塊實現傳感器所采集數據的放大再將其傳給CC2430模塊進行后續的處理，這時CC2430模塊將所采集到的數據信號進行模數轉換之后進行處理，處理完成之后通過天線模塊將出現信號發出；電源模塊所起到的作用就是給整個系統供電。

　　圖2ZigBee節點原理圖

　　2.2數據中轉器的硬件設計

　　系統通常所處的位置是比較復雜的家居環境當中，無疑受到很多干擾，給ZigBee的信號強度造成不同程度的影響，這樣傳輸距離就縮短了，但事實上采集器和集中器之間的距離是比較遠的，而且采集器不具備存儲數據的功能，基于此種情況，文中在系統中設計了數據中轉器，其主要由CC2430、射頻RF功率放大及存儲器等共同構成。在射頻芯片和天線之間設計了RF公路放大電路以保證整個系統的數據傳輸能力；存儲器的主要作用就是對來自采集器數據電路存儲。

　　2.3集中器的硬件設計

　　集中器作為系統中心節點，其主要由CC2430、GPRS模塊、ARM芯片、復位模塊以及電源共同構成，如圖3所示。以下主要分析ARM芯片以及GPRS模塊的選型。ARM微處理器由于局域很多領域中都得到了極為廣泛的應用。綜合考慮多種因素，文中設計的系統最后選用了三星公司生產的S3C2410，其作為一款嵌入式微處理器，對便攜式、高性價比以及低功耗設備尤為適用；GPRS通信網具有性能完善、覆蓋面廣、糾錯能力強等優點，文中所設計的系統選用它來保證集抄中心和集中器之間通信的實時性和可靠性。本設計選用了SIM100，它具有較高的性價比，同時具有增強型AT命令集，可以為用戶提供功能完善的系統接口，可有效節約成本。模塊可以支持外部的SIM卡，所選用的SIM卡應開通GPRS業務。

　　圖3GPRS模塊電路原理圖

　　3、軟件設計

　　圖4為系統核心部件集中器軟件的工作流程圖，其主要包括對所有ZigBee節點以及集抄中心的監聽。在受到入網的信息時，集中器對所屬ZigBee網絡的網址和節點個數機械查詢，若有空節點存在且不是已有網址，便進行入網允許；在收到表計數據時通過GPRS向集抄中心上報。在收到下發給集中器的信息時，由集中器完成處理；在收到向電表下發的信息時，將其通過ZigBee傳給電表由其進行一定的處理。

　　圖4集中器軟件工作流程圖

　　結束語

　　文中所設計的無線抄表系統采用了ZigBee技術，經過實踐，該系統具有良好的性能、較好的使用價值和開發性，對居民小區的自動抄表領域具有較強的適用性。由于系統具有較高的可靠性，將會有著廣闊的應用和發展前景。

　　參考文獻

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