無線通訊模塊的低功耗設計與研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術水平的不斷發(fā)展，特別是計算機技術、無線通信技術、網絡技術、控制技術、信息技術的迅猛發(fā)展，工業(yè)自動化控制向著智能化、無線化方向發(fā)展。很多工業(yè)控制的終端是移動的，這需要智能化程度更高、更靈活簡便的無線數(shù)據傳輸系統(tǒng)來滿足全面自動化控制的需要，因此無線通訊模塊具有廣闊的應用前景。 本文研究目的是為工業(yè)生產建立無線現(xiàn)場參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。建立無線通訊模塊系統(tǒng)要設計無線收/發(fā)系統(tǒng)和監(jiān)測管理軟件。系統(tǒng)采用Microchip公司的PI

2、Cl6F876單片機作為MCU，控制工業(yè)儀表數(shù)據A/D轉換以及數(shù)據無線接收、發(fā)射；通過RS-232串行口與計算機通訊，并為控制中心的數(shù)據庫傳送數(shù)據。系統(tǒng)通過傳感器采集工業(yè)現(xiàn)場儀表的電流、電壓等被測物理量數(shù)據，并將數(shù)據發(fā)送到遠程控制中心計算機上，實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場的遠程無線監(jiān)測。 為了降低功耗，本設計從硬件和軟件兩方面采取了相應的措施。硬件方面，選取功耗相對較低的大規(guī)模集成電路，并通過相關的理論計算選用外圍元器件，盡量使系統(tǒng)硬件結構簡

3、單，體積??；軟件方面，選用精簡指令，簡化語句，程序運行中，在數(shù)據收發(fā)、傳輸以及A/D轉換的間隔給單片機送“休眠”指令；通過硬件、軟件兩方面的努力基本滿足了系統(tǒng)低功耗的要求，經過理論推算，在連續(xù)發(fā)送數(shù)據的情況下，單節(jié)1000mAh的鋰電池供電時間達到1000小時，從而使系統(tǒng)可以方便的應用于野外或溝道等不便于安置電源線的場所。 為了保證通訊距離，我們通過傳輸線等效電路、Smith圓圖變換原理等相關理論精確配置射頻芯片，并在保證低成本

4、高可靠性的前提下分析了小環(huán)天線原理的設計方案，從而使通訊距離可以達到50m以上，滿足了短距離通訊的要求。 本設計采用通訊科技開發(fā)研制的NRF905無線嵌入式模塊作為無線數(shù)據傳輸?shù)闹黧w器件。對數(shù)據收發(fā)采用CRC校驗控制，并且通過軟件設置收發(fā)地址；單片機控制中采用PICl6F876內部WATCHDOG電路保證程序的正常運行，有效的保證了數(shù)據傳輸?shù)目煽啃?，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。 通過自定義的通信協(xié)議解決了在復雜信道情況下的信