基于Zigbee的无线电表抄表系统设计

摘要

基于Zigbee无线通讯技术，通过对小区家用电表电能数据采样并进行无线发送与接收，将接收端数据以串行通讯方式与主控计算机相联，实现用户电表的无线抄表功能。
　　 本文着重解决以下问题：
　　 首先，对原有的机械式电表数字化改造的几种方案进行比较、选择。以低成本方式实现电表数字化。其次，重点讨论以CC2430芯片为核心所构成的无线通信模块组建Zigbee网络的步骤。文章重点分析树型网络拓扑结构的组成，以及其路由成本的计算分析。通过对协调器、路由器和采集终端建网、入网过程的分析，并以IAR EW软件为平台进行程序开发，最终实现无线通信模块、Zigbee协议栈和应用程序的融合，组建最简串状网络。
　　 本文设计可以分为硬件和软件两个方面。
　　 硬件部分以Zigbee CC2430芯片为核心组建网络硬件平台，其中包含MCU和RF模块，接口模块，电源模块和显示模块。重点分析了各摸块的工作原理并进行了电路设计，使之满足组网硬件需求。电表部分通过红外方式实现与原电表的同步计数，给出了具体设计思路和原理电路。
　　 软件以IAR EW为系统软件设计平台，结合Zigbee协议栈，通过应用程序的设计，使无线通信模块分别具备了协调器、路由和采集终端的功能，并进行串状网络的组网。
　　 最后，通过对仿真波形的分析，确定了电表改造电路的正确性。通过实验，将三块无线模块成功的组建了串状网络，清晰的显示了整个组网和网络数据通信的全过程。进一步说明以CC2430为核心的无线模块在无线网络通信中的高效和准确，整个系统只需稍加改变，便可满足电表无线抄表需求。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1电能自动抄表背景与现状

1.2几种短距离无线通信技术比较

1.2.1蓝牙技术

1.2.2 WI-FI技术

1.2.3 Zigbee技术

1.3 Zigbee技术应用前景

1.4 Zigbee技术在电表无线抄表中的应用

1.5论文结构安排

2 Zigbee网络结构

2.1 Zigbee技术特点

2.2 Zigbee协议栈

2.2.1 Zigbee协议结构

2.2.2 Zigbee设备分类

2.2.3 Zigbee网络拓扑

2.2.4 Zigbee路由算法

3系统设计方案

3.1硬件平台方案

3.2软件平台方案

3.3系统设计要求

3.4无线通信与接口电路芯片选用

3.4.1无线通信模块CC2430

3.4.2串行接口芯片SP3223E

3.4.3 USB转串口芯片FT232RL

4系统硬件电路设计

4.1电表改造方案

4.1.1方案比较选用

4.1.2计数电路设计

4.1.3电路测试波形分析

4.2无线通信模块设计

4.2.1硬件电路结构设计

4.2.2信号收发处理电路设计

4.2.3电源电路设计

4.2.4复位电路设计

4.2.5显示电路设计

4.2.6通信接口电路设计

4.2.7 JTAG接口电路设计

5 Zigbee组网

5.1协调器建立网络

5.2网络连接

5.2.1子设备工作流程

5.2.2父设备工作流程

6系统测试

6.1系统测试程序

6.2 OCM12864-9的驱动程序

6.3测试结果分析

7总结

7.1总结

7.2后续工作

致 谢

参考文献