无线抄表系统通信模块的设计

完成 数据 的无线 传 输 ，通 过数 据 终 端 ，将 采集 到 的现 场 控 制 ， 由于 内置 了宽 范 围 的串 行通 信 接 口，它 们 也适 用 于通 信 网关 、协 议 转 换 器 、嵌 入 式 软 Ｍｏｅｎ以 及 其 他 ｄｒ 数据 以报 文 的形 式 通过 无 线 网络 发 送到 监控 中心 ，在 监 各种 类 型 的应 用 。数 据 终端 通 过两 个 Ｕ Ｔ口分 别 与 通 ＡＲ 控 中心 进行 数 据 处 理 、存 储 、并 提 供 相 应 的 查 询 、统 信模 块 和采 集 器进 行 通 信 。 计 、报表 功 能 。监控 中心 也 可 以通 过 向数据 终 端 发送 读
中 国电力教 育
２１ ０ ０年 管理 论 丛与技 术研 究专刊
无线抄表 系统通信模块的设计
王 继 鑫 沈 强 李 琛
２ １０ ） ５ １ ０ （ 山东 电力集 团公 司齐 河 县 电业公 司 ，山东 齐 河
摘 要 ：无 线 抄表 系 统 已经 广 泛应 用 于 电力企 业 的多 个 领 域 ，采 用 可 靠 的 通讯 模 块 来 实 现 无线 抄表 系统 的数 据 稳 定传 输 ，具 有重 要 意义 。本文 将 采用 先 进 的 Ｃ ＤＭＡ模块 ＭＧ １ ８ ５＋和 ３ ２位 Ａ Ｍ 微 控 制器 Ｌ Ｃ ２ ４来实 现 无 线 Ｒ Ｐ ２９ 通 信 系统 ，文 中将详 细 阐述 该 系 统 的原 理 、优 点 以及 实现 方 法 。 关键 词 ：抄 表 系统 ；无 线 通 信 ；Ｃ ＭＡ Ｄ 随 着 无 线 通 信 技 术 的 不 断 发 展 ，近 些 年 ，基 于
Ｄ 比 Ｄ Ｓ ，且 具 １ ６位 Ｔ ＭＢ指 令集 ，１４脚 封 装 、多个 ３ ＨＵ ４ ２位 定 时 器 、 Ｃ ＭＡ系统 容 量 的两倍 （ Ｔ ＭＡ和 Ｇ Ｍ 更 好 ） 有 待 机 时间 长 、辐 射小 、低功 耗 等 特点 。该模 块 供 电 电 ４路 １ ０位 Ａ Ｃ、２个 １ Ｃ ５ 业标 准 Ｕ Ｒ 、４路 Ｃ Ｄ ６ ５ ０工 Ａ Ｔ ＡＮ
作 温 度 在 一３ ℃ ～ ＋ ５ ，因此 具有 更 优 越 的性 能 ，可 ０ ７℃ 用 在 基 于 Ｃ Ｍ
系 统 硬 件 设 计
１ ．主 控 芯 片 Ｌ ２ ９ ＰＣ ２ ４
数据终端采用 Ｐ ｉｐ 公 司生 产 的 ３ Ａ Ｍ Ｔ ＭＩ ｈ ｉｓ ｌ ２位 Ｒ ７ Ｄ —Ｓ
片 内嵌 有 ２ ６ Ｂ 的高 速 Ｆａｈ存 储 器 ，１ ８位 宽 度 的存 ５Ｋ ｌｓ ２ 储器 接 口和独 特 的加 速 结 构 使 ３ ２位 代 码 能 够 在 最 大 时 速速 率下 运行 。这些 功 能使 得 此种 芯 片 特别 适 用 于工 业
本 文 主要 利用 Ｃ ＤＭＡ移 动 通 信 网 络 的 Ｔ Ｐ Ｉ Ｃ ／Ｐ业 务
容 量将 会全 面 提 升 。Ｃ ＭＡ是 Ｃ ｄ ｉｉｏ ｌｐｅＡｃ Ｄ ｏ ｅＤｖｓ ｎＭｕｔ ｌ ｉ ｉ — ｃｓ 码 分 多址 ） 的缩 写 ，是 第 三 代 移 动通 信 系 统 的 技 ｅｓ（
术 基础 。Ｃ ＤＭＡ 的原理 是将 需 要 传送 的具 有 一定 信 号 带 宽信 息 的数 据 ，用 一个 带 宽 远 大于 信号 带 宽 的高 速 伪 随 机码 进 行调 制 ，使 原数 据 信 号 的带 宽被 扩 展 ，再 经 载 波 调制 并 发送 出去 。接 收端 由使用 完 全 相 同 的伪 随机 码 与 接 收 的带宽 信 号作 相关 处 理 ，把 宽 带信 号 转换 成 原信 息 数据 的窄带 信 号 即解扩 ，以实现 信 息 通 信 。Ｃ ＭＡ系 统 Ｄ
微 控 制器 Ｌ Ｃ ２ ４作 为 主 控 芯 片 ，该 芯 片 具 有 高 性 能 Ｐ ２９
低 功耗 的特 性 ，功 能 强 大 ，拥 有 ３ ２位 Ａ Ｍ 指 令 集 和 Ｒ
数 据 传输 、实 时监 控 、实 时 图像 等 领域 。该模 块 提 供 的
峰 值 数据 传 输率 高 达 １３ ｂｓ ５ ｋｐ ，它 的容 量接 近 于 以前 的
取 命 令 ，设 定 监控 终端 配 置信 息 或 控制 命令 ，更 新数 据
２ ．通 信 模 块 Ｍ Ｇ８ ５ ＋ １
终 端 的 实时 数据 等 。 系 统 组 成 包 括 采 集 器 、数 据 终 端 、
监 控 中心 ，原理 框 图如 图 ｌ所 示 。本 文 主要 阐 述数 据 终 端 的主控 芯 片 和 Ｃ ＭＡ模 块 的 设 计 、实 现 以 及 模 块 功 Ｄ
无 线通 信模 块 采 用 Ｚ ＥＴ的 ＭＧ １ Ｔ ｉ ８ ５＋模块 ，此模 块 改进 了 ＭＧ １ ８ ５、ＭＧ ０ 模块 在 温 度 、抗 震 、Ｅ ８１ ａ等 ＭＣ 以 及 维 护 方 面 的 不 足 ，利 用 ８层 Ｐ Ｂ 板 层 结 构 加 强 了 Ｃ
能 的使用 。
一
Ｅ ＭＣ和可 靠性 性 能 ，在 外 围 连 接 器 上 换 成 使 用 于 工 业 应 用 的 连接 器 接 口，抗 震 性 强 ，ＲＦ天 线 更 易 焊 接 ，工
以 其频 率规 划 简单 、系统 容 量大 、频率 复 用 系数 高 、抗 高 速 Ｉ Ｃ接 口 、２个 Ｓ Ｉ 口以 及 多 达 ９个 外 部 中 断 ， ２ Ｐ 接
图 １ 系统 原 理 图
多径 能 力强 、通 信 质量 好 、软容 量 、软 切换 等 特 点显 示
出 巨大 的发 展潜 力 。
ＧＳ 模 块 的无 线 通 信 已应 用 于 电力 抄 表 系 统 。 在 抄 表 Ｍ
系 统 中 ，如何 通 过 Ｇ Ｍ模 块 实 现 短信 收 发或 Ｔ Ｐ Ｉ Ｓ Ｃ ／ Ｐ协
议 连接 功 能是 一 个非 常 基本 而 又非 常 关键 的问 题 。随 着
无 线 通信 ３ Ｇ时代 的 到来 ，现有 的 ＧＳ 网络将 不 可避 免 Ｍ 的向 ３ Ｇ转 变 ，无 线 网 络 的 稳 定 性 、传 输 速 率 以及 传 输