基于nRF2401智能小区无线抄表系统集中器设计

基于nRF2401智能小区无线抄表系统集中器设计

无线数据传输模块nRF2401

　　nRF2401是挪威 Nordic公司的单片2.4GHz无线收发一体芯片。它将射频、8051MCU、9通道12位ADC、外围元件、电感和滤波器全部集成到单芯片中，可提供ShockBurst、 DuoCeiver、片上CRC以及地址计算编码等功能。nRF2401无线收发一体芯片和蓝牙一样，都工作在2.4GHz自由频段。nRF2401支持多点间通信， 最高传输速率超过1Mbit/s，而且比蓝牙具有更高的传输速度。与蓝牙不同的是，户透明，同种产品之间可以自由通信。更重要的是，nRF2401比蓝牙产品更便宜。

　　电源模块

　　在集中器电路中电源是能源中心，在集中器中起着非常重要的作用。由于本集中器系统所采用的芯片需用+3V或+5V的直流供电，所以在电源部分首先使用AC-DC模块将220V交流电转化为+5V的直流电。在该系统中，选用专为通信控制芯片提供转换电压的LM1117为转换芯片。又因为电压中含有许多高频干扰源，这些高频成分很容易经过电源进入通信系统中。另外系统自身的发送频率也会经过电源感应反馈到通信系统造成干扰。因而在电源电路中加入220mH的电感，与并入多个不同容值的电容所构成的滤波电路来抑制各种高频信号。该电源的电路原理图如图4所示。

　　集中器电路设计注意事项

　　射频部分的电路设计是集中器设计的重点与难点，也是集中器设计成功的关键。抗干扰设计直接关系到射频性能和整个集中器的运转情况。在射频部分布线时，合理的布局与布线及采用多层板既是布线所必须的也是降低电磁干扰提高抗干扰能力的有效手段。

　　布线时需要注意以下几点：一是射频部分电路没有用做布线的面积均需用铜填充并连接到地,以提供RF屏蔽达到有效抗干扰的目的 ;二是nRF2401芯片底部应接地 ;为了降低延迟、减少串扰，确保高频信号的传输，要使用多个接地过孔将nRF2401芯片底部和地层相连; 三是尽可能地减少串扰，减少分布参数的影响，器件要紧密地分布在nRF2401 的四周，并使用较小封装。

　　集中器软件设计

　　集中器的主要任务是完成与小区物业中心和三表数据采集终端的通信。集中器的通信包括两部分：与小区物业中心的计算机通过nRF2401 无线通信模块与集中器进行通信;集中器通过nRF2401 无线通信模块与三表数据采集终端进行通信。

　　在集中器与小区物业中心和三表数据采集终端的无线数据传输中，数据必须进行规定格式的处理才能有效的降低数据传输过程中的误码率。本系统采用的数据包格式由数据序列号、目标地址、源地址、所发数据长度、数据正文及校验码组成。

　　当接收端收到一个数据包后，向发送端发送确认信号,若校验无误,则开始判断过程之后对该数据包进行处理。在数据包前加数据序列号是为了及时的发现丢包、漏包的现象。