ZigBee技术在远程抄表系统中的应用

用 扩 频 通 信 技 术 ， 大 速 率 为 ２ ０ ｋ ｐ ； 分 组 错 最 ５ ｂ ｓ在 误 率 为 １ 的 情 况 下 ， 接 收 灵 敏 度 达 到 一 ９ Ｂ 典 型 其 ２ ｄ ｍ（ 值 ） ７个 通 用 输 入 输 出端 口 （ Ｉ 。 ； ＧＰ Ｏ）
３ 系统 组成 及 工 作 原 理
域 网工 作 组 的 一 项 标 准 ， 称 作 Ｉ Ｅ ０ ． ５ ４ Ｚｇ ｅ ） 被 Ｅ Ｅ ８ ２ １ ． （ ｉＢ ｅ 技术标准 。 Ｚｇ ｅ 术 的 主要 特点 包 括 以下 几 个 部 分 。 ｉＢ ｅ技
◆ 数 据 传 输 速 率 低 。 只 有 １ ～ ２ ０ＫＢ ｓ专 注 于 低 ０ ５ ／ ，
连接 。
ＭＣ ３ ９ 射 频 收 发 器 工 作 在 ２ ４ＧＨｚＩＭ 公 用 频 １１２ ． Ｓ
道 。ＭＣ ３ ９ １ １ ２具 有 以 下 一 些 主 要 特 点 ： 有 １ 具 ６个 信 道 ； 典
型 的发 射 功 率 为 ０ｄ ｍ， 大 发 射 功 率 达 到 ３ ６ｄ ｍ； Ｂ 最 ． Ｂ 采
ＭＣ ３ ９ 、 表 传 感 器 、 磁 阀 及 电源 监 控 部 分 等组 成 。 １ １２ 水 电 系统 工 作 原 理 ：当用 户 用 水 时 ， 感 器 测 试 到 用 水 量 传 并 将 其 转 化 为 电脉 冲信 号 输 入 到 单 片 机 系 统 中 ， 片 机 系 单
２ Ｍ０９ ０ ＧＢ ０和 ＭＣ１ １２简 介 Ｓ８ ６ ３９
ＭＣ９ Ｏ ＧＢ ０有 丰 富 的 片 上 存 储 功 能 ， 有 ６ Ｓ８ ６ 具 ０ ＫＢ Ｆ ａ ｈ和 ４ＫＢ ＲＡＭ 的存 储 空 间 ； ４ ｌｓ 在 ０ ＭＨｚ的 工 作 频 率 下 ， 功率 消 耗 不 到 １ｍｗ ， 且 该 微 控 制 器 具 有 多 种 省 其 而 电模 式 供 选 择 。除 了具 有 丰 富 的 片 上 存 储 功 能 和 多 种 省 电模 式 以 外 ，ＭＣ９ ８ ６ Ｏ Ｓ ＧＢ ０微 控 制 器 还 具 有 ８个 １ ０位 Ａ／ Ｄ转 换 器 、 多个 ＩＯ 数 据 线 、 ／ ２个 串 行 通 信 接 口 （ ＣＩ 和 Ｓ ） 四线 串行 外 围 接 口 （ Ｐ ） Ｓ Ｉ 。这 些 使 之 很 容 易 用 软 件 编 程 ， 这 些 接 口同 时 还 可 以用 作 与 传 感 单 元 的接 口：
Ｚｇ ｅ 是 一 种 新 兴 的 短 距 离 、 速 率 无 线 网络 技 术 ， ｉＢ ｅ 低 它是一 种 介 于无 线 标 记 技 术 和 蓝 牙 之 间 的 技 术 提 案 。
Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ的基 础 是 Ｉ Ｅ ８ ２ １ ． ， 是 Ｉ Ｅ无 线 个 人 区 ＥＥ ０ ． ５ ４ 这 ＥＥ
基 于 上 述 特 点 ， ｉＢ ｅ主 要应 用 在 短 距 离 范 围之 内并 Ｚｇ ｅ
系 统 利 用 Ｚｇ ｅ 技 术 ， 过 射 频 收 发 模 块 直 接 控 制 每 只 ｉＢ ｅ 通
无 线 远 程 水 表 和 对 流 量 数 据 的 读 取 。该 远 程 抄 表 系 统 由 管 理 中心 数 据 采 集 终 端 和远 程 用 户 终 端 组成 。
传输应用 。 ◆ 功 耗低 。在低 耗 电待 机模 式下 ， 两节 普通 ５号 干 电 池 可使 用 ６个 月到 ２年 ， 免去 了充 电或 者频 繁更 换 电池 的麻 烦 。 这也 是 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ的支 持者 所一 直 引 以为豪 的独 特优 势 。 ◆ 成 本 低 。Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ数 据 传 输 速 率 低 ， 议 简 单 ， 大 协 大 降 低 了 成 本 ， Ｚｇ ｅ协 议 免 收 专 利 费 。 且 ｉＢｅ ◆ 网络 容 量 大 。每 个 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ网 络 最 多 可 支 持 ２ ５个 ５ 设 备 ， 就 是 说 ， 个 Ｚｇ ｅ设 备 可 与 另 外 ２ ４台 设 备 相 也 每 ｉＢｅ ５
如 图 １所 示 ， 据 采 集 终 端 由 Ｐ 机 、 ９ ８ ６ 、 数 Ｃ ＭＣ Ｓ ＧＢ ０ Ｏ ＭＣ１ １ ２ 等 组 成 ；远 程 用 户 终 端 由 ＭＣ Ｓ ８ ６ 、 ３９ ９ ＧＢ ０ Ｏ
◆ 时 延 短 。通 常 时 延 为 １ ～３ 。 ５ ０ ｍｓ ◆ 安 全 。Ｚｇ ｅ 提 供 了 数 据 完 整 性 检 查 和 鉴 权 功 能 ， ｉ ｅ Ｂ 加密 算 法 采用 ＡＥ Ｓ一１ ８ 同 时 可 以灵 活 确 定其 安全 属 性 。 ２， ◆ 有 效 范 围 小 。有 效 覆 盖 范 围 为 １ ～ ７ 具 体 依 ０ ５ ｍ，
引 言
无 线 抄 表 系 统 采 用 无 线 收 发设 备 传 输数 据 ， 需 专 门 无
架 线 ， 统 结 构 简 单 ， 省 了 人 力 物 力 。 本 文 设 计 的 抄 表 系 节
◆ 工 作 频 段 灵 活 。 使 用 的 频 段 分 别 为 ２ ４ ＧＨｚ ８ ８ ． 、６ ＭＨｚ 欧 洲 ） ９ ５Ｍ Ｈｚ 美 国 ） 均 为 免 执 照 频 段 。 （ 及 １ （ ，
且 数 据 传 输 速 率 不 高 的 各 种 电 子 设 备 之 间 。其 典 型 的 传 输 数 据类 型 有 周期 性 数 据 （ 传 感 器 数 据 ） 间 歇 性 数 据 如 、
（ 照 明控 制 ） 重 复 性 低 反 应 时 间数 据 （ 鼠标 ） 如 和 如 。
１ Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ技 术 简 介
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新 器 件 新 技 术
Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ技术在远程 抄囊系统 中的应 用
一 天津 工业 大 学 杜 丽 敏 郭 文 成
关键词
Ｚｇ ｅ ＭＣ９ ８ ６ ＭＣ１ １ ２ 远 程 抄 表 系统 ｉＢｅ Ｏ Ｓ ＧＢ ０ ３ ９
上 能 够 覆 盖 普 通 的 家 庭 或 办 公 室 环境 。