無(wú)線通訊模塊的低功耗設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化控制向著智能化、無(wú)線化方向發(fā)展。很多工業(yè)控制的終端是移動(dòng)的，這需要智能化程度更高、更靈活簡(jiǎn)便的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來(lái)滿足全面自動(dòng)化控制的需要，因此無(wú)線通訊模塊具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文研究目的是為工業(yè)生產(chǎn)建立無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。建立無(wú)線通訊模塊系統(tǒng)要設(shè)計(jì)無(wú)線收/發(fā)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)管理軟件。系統(tǒng)采用Microchip公司的PI

2、Cl6F876單片機(jī)作為MCU，控制工業(yè)儀表數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)無(wú)線接收、發(fā)射；通過(guò)RS-232串行口與計(jì)算機(jī)通訊，并為控制中心的數(shù)據(jù)庫(kù)傳送數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過(guò)傳感器采集工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)儀表的電流、電壓等被測(cè)物理量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程控制中心計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)測(cè)。 為了降低功耗，本設(shè)計(jì)從硬件和軟件兩方面采取了相應(yīng)的措施。硬件方面，選取功耗相對(duì)較低的大規(guī)模集成電路，并通過(guò)相關(guān)的理論計(jì)算選用外圍元器件，盡量使系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

3、單，體積??；軟件方面，選用精簡(jiǎn)指令，簡(jiǎn)化語(yǔ)句，程序運(yùn)行中，在數(shù)據(jù)收發(fā)、傳輸以及A/D轉(zhuǎn)換的間隔給單片機(jī)送“休眠”指令；通過(guò)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(jīng)過(guò)理論推算，在連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)的情況下，單節(jié)1000mAh的鋰電池供電時(shí)間達(dá)到1000小時(shí)，從而使系統(tǒng)可以方便的應(yīng)用于野外或溝道等不便于安置電源線的場(chǎng)所。 為了保證通訊距離，我們通過(guò)傳輸線等效電路、Smith圓圖變換原理等相關(guān)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(shè)計(jì)方案，從而使通訊距離可以達(dá)到50m以上，滿足了短距離通訊的要求。 本設(shè)計(jì)采用通訊科技開(kāi)發(fā)研制的NRF905無(wú)線嵌入式模塊作為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹黧w器件。對(duì)數(shù)據(jù)收發(fā)采用CRC校驗(yàn)控制，并且通過(guò)軟件設(shè)置收發(fā)地址；單片機(jī)控制中采用PICl6F876內(nèi)部WATCHDOG電路保證程序的正常運(yùn)行，有效的保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。 通過(guò)自定義的通信協(xié)議解決了在復(fù)雜信道情況下的信