Projeto e Pesquisa de Sistema Automático de Leitura de Medidores Sem Fio

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Este artigo propõe um sistema automático de leitura de medidores sem fio, que possui boa qualidade de comunicação, baixo custo, operação confiável, econômico e prático, e pode copiar os dados de três medidores do usuário com precisão e pontualidade. É uma solução ideal para leitura automática de medidores. É também a tendência de desenvolvimento do sistema de cobrança por leitura de medidores. 1. Estrutura do sistema de leitura de medidores O sistema de leitura de medidores é composto principalmente de estação principal, canal de comunicação GPRS, concentrador, rede de linha de energia de baixa tensão, coletor de dados e medidor do usuário. O princípio de funcionamento do sistema é usar a linha de energia de baixa tensão ou o barramento RS-232 para transmitir os dados do medidor do coletor para o concentrador, e então o concentrador transmite o sinal para a rede GPRS em tempo real ou em tempo real. Finalmente, o computador da estação principal recebe os dados pela internet e realiza o processamento relacionado, como agregação de dados do medidor do usuário, medição de eletricidade e análise de perdas de linha. O sistema pode ser usado para copiar os dados de três ou mais tabelas dentro da família. A camada inferior do sistema é conectada diretamente com medidores de água, medidores de eletricidade, medidores de gás, etc., e a camada superior é conectada ao host do centro de leitura de medidores para realizar a cópia remota de dados. O sistema geralmente usa leitura passiva de medidores. Quando o módulo superior recebe o comando de leitura do medidor do centro de medição, ele envia o comando de leitura do medidor para o módulo inferior por meio de conexão sem fio. A estrutura geral do sistema de leitura de medidores sem fio é mostrada na Figura 1. 2. Introdução aos principais dispositivos 2.1 Principais características do AT89S52 O A89S52 é um microcontrolador CMOS de 8 bits, de baixo consumo e alto desempenho, com 8k de memória F1ash programável no sistema. O F1ash integrado permite que a memória de programa seja programável no sistema, também adequada para programadores convencionais. Em um único chip, com uma CPU inteligente de 8 bits e memória Flash programável no sistema, o AT89S52 oferece uma solução altamente flexível e ultraeficaz para diversos sistemas de controle embarcados. O A89S52 é compatível com produtos de microcomputador de chip único MCS-5l, com 8k bytes de memória F1ash programável no sistema, 1000 ciclos de apagamento, operação estática completa: OHz ~ 33Hz, memória de programa criptografada de três níveis, 32 portas de E/S programáveis, três temporizadores/contadores de 16 bits, oito fontes de interrupção, canal serial UART full-duplex, modos de inatividade e desligamento de baixa potência, despertar de interrupção de desligamento, temporizador watchdog, ponteiro de dados duplo, identificador de desligamento. 2.2Desempenho principal do CC1100 O CC1100 é um transceptor UHF monolítico verdadeiro de baixo custo, projetado para aplicações sem fio de baixa potência. O circuito é configurado principalmente para as faixas de frequência ISM (Industrial, Científica e Médica) e ISRD (Dispositivo de Curto Alcance) em 315, 433, 868 e 915 MHz, mas também pode ser facilmente configurado para outras faixas de frequência de 300 a 348 MHz, 400 a 464 MHz e 800 a 928 MHz. O transceptor de RF integra um modem altamente configurável. Sua taxa de transferência de dados pode atingir 500 kbps. O desempenho pode ser melhorado ativando a opção de correção de erros de encaminhamento integrada no modem. O CC1100 fornece amplo suporte de hardware para processamento de pacotes, buffer de dados, transferência de dados em rajada, avaliação de canal livre, indicação de qualidade de conexão e excitação de ondas eletromagnéticas. Os principais parâmetros operacionais do CC1100 e da pilha FIF0 (first-in-first-out) de transmissão/recepção de 164 bits podem ser controlados por meio da interface SPI. 3. Projeto de hardware O controle do módulo transmissor e do módulo receptor pelo microcomputador de chip único deve primeiro inicializar a interface do microcomputador de chip único (a tecnologia de interface de barramento SPI é uma tecnologia de interface serial de alta velocidade e alta eficiência, usada principalmente para expandir periféricos e processamento de dados. Troca.) e, em seguida, inicializar o módulo de radiofrequência. Nesta parte da inicialização, ligue o chip de reinicialização e configure seus registradores no chip. Quando o transmissor transmite um conjunto de dados, ele deve primeiro passar pelo par de portas, definir o número de dados a serem enviados por vez no buffer e, em seguida, gravar o pacote de dados a ser enviado. Aguarde o final desta transmissão e, finalmente, limpe o buffer, e esta transmissão estará concluída. Quando a extremidade receptora recebe um conjunto de dados, ela primeiro entra no modo de recepção, aguarda a conclusão do recebimento das informações, então os pacotes de dados recebidos são decompostos, todos os dados recebidos são lidos e armazenados e, finalmente, o buffer é limpo e a recepção é concluída desta vez. O CC1100 possui diversos recursos, como mecanismo de processamento de pacotes, envio e recebimento de dados FIF0 e modo WOR (WakeonRadio). Os chips transceptores sem fio anteriores ao CC1100 utilizam o método de sincronização para enviar dados bit a bit. Esse método é mais trabalhoso de processar ao enviar e receber dados, sendo necessário avaliar a palavra de preâmbulo e a palavra de sincronização ao recebê-los. O CC1100 realiza essas tarefas tediosas. Quando precisar transmitir dados, basta gravar os dados transmitidos no FIF0 de transmissão através da porta SPI de acordo com um formato específico e, em seguida, configurar o CC1100 para o estado de transmissão, e os dados serão transmitidos conforme necessário. Quando precisar receber dados, configure o CC1100 primeiro como estado de recepção. Após receber os dados que atendem aos requisitos, o CC1100 armazenará os dados recebidos no FIF0 de recepção e emitirá um pulso no pino GD00 ou GD02. Esse pulso pode ser usado para notificar a MCU de que um pacote de dados foi recebido. Após serem recebidos pelo CC1100, o MCU pode retirar os dados recebidos pelo CC1100 através da porta SPI.

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