基于Zigbee短距離通信智能模塊硬件研究.pdf

1、隨著電力市場化改革的深入和城市配電網(wǎng)改造工程的啟動，國家電網(wǎng)公司用電管理模式的推廣和普及，使得用戶電量的準確、及時抄收成為衡量供電企業(yè)管理水平的重要標志。遠程自動抄表系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)用電數(shù)據(jù)的自動抄收并杜絕人工操作的一切弊端。因此，建立一套完善的自動抄表系統(tǒng)是亟需解決的問題。
　　本文首先對國內(nèi)外自動抄表系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進行了研究,提出了一套基于Zigbee技術(shù)的無線遠程自動抄表方案。對目前市場上Zigbee芯片供應(yīng)商提供的設(shè)計方案進行

2、對比并結(jié)合項目實際的應(yīng)用環(huán)境后，綜合考慮選擇了兩款SOC芯片：EM250芯片和TI CC2530芯片。
　　其次，研究了基于EM250芯片的Zigbee模塊數(shù)據(jù)采集終端硬件實現(xiàn)和數(shù)據(jù)通信底板硬件實現(xiàn)。首先介紹了EM250核心芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時研究并分析 Zigbee模塊硬件原理圖的各個模塊功能。之后，研究設(shè)計了用于Zigbee模塊組網(wǎng)測試的數(shù)據(jù)通信底板。數(shù)據(jù)通信底板主要分為以下幾個子電路：DC-DC轉(zhuǎn)換電路，USB轉(zhuǎn)UART電路，

3、RS232轉(zhuǎn)UART電路，串口指示燈及溫度采集電路。同時對本次PCB設(shè)計的注意事項從理論到實踐進行了說明，其中包括基板的選擇，電源、地的布線結(jié)構(gòu)及射頻傳輸線的阻抗控制。最后，給出了硬件射頻測試、通信距離測試結(jié)果并對測試結(jié)果進行了分析。測試結(jié)果表明：模塊調(diào)制波輸出功率達19.07dBm，單載波輸出功率達18.76dBm,達到指標要求。室外通信距離在1000米情況下，通信暢通，無丟包現(xiàn)象。
　　最后，研究并實現(xiàn)了無線通信模塊的關(guān)鍵部分

4、——微帶天線。針對不同的應(yīng)用場合設(shè)計實現(xiàn)了符合Zigbee頻段（2.405GHz-2.4835GHz）的兩款微帶天線：IFA（inverted-F antenna）天線和矩形圓極化天線。IFA（inverted-F antenna）天線集成在基于TI CC2530芯片的模塊上，因此首先給出TI模塊的硬件實物圖及測試結(jié)果，之后對設(shè)計的兩款天線，分別從理論、仿真到最終的測試結(jié)果進行詳細闡述，并對天線仿真結(jié)果與測試結(jié)果差異進行了分析。測試結(jié)果