專利名稱：現(xiàn)場級Zigbee無線抄表器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線通信技術(shù)、自動控制技術(shù)與數(shù)據(jù)采集技術(shù)，具體涉及一種基于Zigbee(紫峰)技術(shù)的工業(yè)現(xiàn)場控制。
技術(shù)背景工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的工作環(huán)境復(fù)雜多變，特別是一些工業(yè)環(huán)境禁止使用電纜(如超凈或真空封閉的房間)或者很難使用電纜來傳送數(shù)據(jù)不適于布線的強腐蝕惡劣環(huán)境，這時采用無線抄表器來對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與參數(shù)設(shè)置具有性能穩(wěn)定、移動性強、組網(wǎng)靈活等優(yōu)勢。然而，目前無線抄表器采用的無線通信技術(shù)(例如藍(lán)牙、802.11等)主要是點對點或點對多點的通信方式，數(shù)據(jù)的無線傳輸沒有路由功能，這極大地局限了無線抄表的有效范圍和可靠性。Zigbee無線通信技術(shù)是專門為工業(yè)自動化而設(shè)計的，使用了抗干擾能力極強的直序擴頻和動態(tài)路由數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄐ欧绞?，因而比較適合工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，能有效地擴大抄表器的有效工作范圍和提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、可靠性?br> 實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種性價比高，組網(wǎng)靈活，通信效果好，軟件升級方便，顯示的數(shù)據(jù)容量大，適用于工業(yè)現(xiàn)場，方便攜帶的Zigbee抄表器。該抄表器可有效擴大抄表的有效范圍，抄表器只需進(jìn)入Zigbee無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)覆蓋的有效區(qū)域內(nèi)，依靠網(wǎng)絡(luò)中的路由路徑完成對網(wǎng)絡(luò)中整個工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及無線控制。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該Zigbee抄表器采用微控制器作為中央控制處理器，閃存FLASH和隨機存儲器RAM通過各自的數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線連接微處理器，鍵盤接口的輸出接口連接微處理器輸入接口，液晶顯示模塊連接微處理器輸出接口，Zigbee通信模塊的兩個異步串行通信接口分別與微處理器的串行通信接口相連，它們之間的通信為串行通信模式，完成處理器與Zigbee通信模塊的數(shù)據(jù)交換功能。
Zigbee通信模塊具有自動組網(wǎng)和路由功能，Zigbee通信模塊可自動組成Mesh結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，只要Zigbee抄表器進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋區(qū)內(nèi)，即可通過Mesh結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的路由路徑完成對覆蓋區(qū)內(nèi)工業(yè)現(xiàn)場控制器的數(shù)據(jù)采集和無線控制。
本實用新型的有益效果是提供了一種入網(wǎng)快速，靈活方便，通信安全可靠，便于攜帶，抄表工作范圍廣，數(shù)據(jù)傳輸安全可靠的無線抄表器。
具體實施方式
本實用新型的原理結(jié)構(gòu)如

圖1所示，主要包括微處理器、Zigbee通信模塊、液晶顯示模塊、鍵盤接口電路、FLASH、EEPROM和RAM。微控制器作為中央控制處理器，F(xiàn)LASH、EEPROM和RAM存儲器通過各自的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線連接微處理器相應(yīng)輸入/輸出端口，在讀寫控制信號/RD、/WR的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取。FLASH存儲器主要用于存儲程序代碼，EEPROM存儲器用于存放漢字字庫以供顯示漢字，RAM存儲器主要用于暫時存儲工業(yè)現(xiàn)場采集的臨時數(shù)據(jù)。鍵盤接口部分通過鍵盤I/O口連接微處理器輸入接口，液晶顯示模塊在讀寫控制信號/RD、/WR以及控制線的控制下通過數(shù)據(jù)總線連接微處理器輸出接口，Zigbee通信模塊的兩個異步串行通信接口TXD、RXD分別與微處理器的串口相連，它們之間采用串行通信模式，完成處理器與Zigbee通信模塊的數(shù)據(jù)交換功能。
液晶顯示模塊在讀寫控制信號/RD、/WR以及控制線的控制下通過數(shù)據(jù)總線連接微處理器輸出接口，實現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)的輸出。液晶顯示提供一個交互式圖形用戶界面給現(xiàn)場操作人員，通過調(diào)用RAM存儲器中存儲的采集到的工業(yè)現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)，可以直觀地了解現(xiàn)場工業(yè)設(shè)備的各項參數(shù)，并且通過EEPROM存儲器存儲的漢字字庫，可實現(xiàn)顯示菜單的漢字顯示。鍵盤通過鍵盤接口電路連接微處理器，在鍵盤上輸入各種命令，可以實現(xiàn)各級菜單的翻閱、現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)的設(shè)定和修改、控制指令的發(fā)出等功能。
Zigbee模塊是實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線發(fā)送和接收的終端，它通過串口與微處理器通信。該Zigbee抄表器采用的是具有自動組網(wǎng)、自動路由功能的Zigbee模塊，該模塊的硬件接口方式為異步串口通信，軟件接口方式是一系列通信命令格式。將模塊的串口與微處理器的串口進(jìn)行硬件交叉互連后，可使用配置命令對Zigbee模塊的各種關(guān)鍵屬性(例如無線收發(fā)頻段，功率等)進(jìn)行配置，屬性設(shè)置完成后可以利用通信命令將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包含在命令中，遵循串口通信協(xié)議，將需發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送給Zigbee通信模塊，Zigbee通信模塊接收到包含有數(shù)據(jù)的通信命令后從中取出數(shù)據(jù)并以無線電磁波的形式發(fā)送出去，接收數(shù)據(jù)的過程與此相反。
現(xiàn)場級Zigbee抄表器與Zigbee工業(yè)現(xiàn)場通信模塊配合使用，可實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場各種設(shè)備的無線數(shù)據(jù)采集和控制。Zigbee工業(yè)現(xiàn)場通信模塊具有與各種現(xiàn)場設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口，同時具備自動組網(wǎng)、自動路由的功能。在工業(yè)現(xiàn)場，將Zigbee工業(yè)現(xiàn)場通信模塊與各種工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備(例如工業(yè)現(xiàn)場閥門定位器、溫度變送器等)聯(lián)接起來，形成多個Zigbee終端節(jié)點設(shè)備，現(xiàn)場設(shè)備將各種參數(shù)和控制信息通過Zigbee工業(yè)現(xiàn)場通信模塊以無線的形式進(jìn)行收發(fā)。這些Zigbee終端節(jié)點設(shè)備會自動的搜尋自己周圍的Zigbee設(shè)備并建立連接，漸漸地組成一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)的Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)。Zigbee抄表器進(jìn)入這個已經(jīng)形成的Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)，通過鑒權(quán)和認(rèn)證后加入到該網(wǎng)絡(luò)成為其中的一個節(jié)點?，F(xiàn)場級Zigbee抄表器依托網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)的網(wǎng)絡(luò)，路由查找網(wǎng)絡(luò)中每一個Zigbee現(xiàn)場設(shè)備，通過Zigbee通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)，獲得相關(guān)的設(shè)備類型和參數(shù)并保存到存儲器RAM中，由微處理器控制將上述采集到的設(shè)備類型和參數(shù)通過譯碼電路譯碼送入液晶顯示屏顯示，操作人員通過控制鍵盤發(fā)送控制命令，實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的控制，Zigbee通信模塊同時具有與上位計算機通信的功能，Zigbee抄表器采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過Zigbee通信模塊上傳到Zigbee接入點，Zigbee接入點再將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)絡(luò)傳送到上位監(jiān)控機，這樣可實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場的遠(yuǎn)程控制。
該Zigbee抄表器能廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備控制，能有效擴大工作范圍，并能可靠、準(zhǔn)確地實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
權(quán)利要求1.一種現(xiàn)場級Zigbee無線抄表器，微處理器作為中央控制處理器，隨機存儲器FLASH和存儲器RAM、EPROM通過各自的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線連接微處理器輸入/輸出接口，鍵盤接口連接微處理器輸入接口，液晶顯示模塊連接微處理器數(shù)據(jù)輸出接口，其特征在于，Zigbee模塊的異步串行通信接口與微處理器的串口相連，完成微處理器與Zigbee通信模塊之間的數(shù)據(jù)交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場級Zigbee無線抄表器，其特征在于，Zigbee通信模塊具有自動組網(wǎng)和路由功能，自動組成Mesh結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場級Zigbee無線抄表器，其特征在于，隨機存儲器FLASH存儲程序代碼，存儲器RAM存儲采集的數(shù)據(jù)，EPROM存儲漢字字庫。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場級Zigbee無線抄表器，其特征在于，該Zigbee抄表器通過Mesh結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的路由路徑完成數(shù)據(jù)采集和無線控制。
專利摘要本實用新型請求保護(hù)一種現(xiàn)場級Zigbee無線抄表器，涉及工業(yè)現(xiàn)場控制領(lǐng)域。本實用新型中微處理器作為中央控制處理器，通過異步串行通信接口與Zigbee模塊連接，Zigbee通信模塊具有自動組網(wǎng)和路由功能。Zigbee抄表器只需進(jìn)入Zigbee無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)覆蓋的有效區(qū)域內(nèi)，依靠網(wǎng)絡(luò)中的路由路徑完成對網(wǎng)絡(luò)中各個工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及無線控制，提供了一種入網(wǎng)快速，靈活方便，通信安全可靠，便于攜帶的Zigbee抄表器。
文檔編號G08C17/00GK2929853SQ20062011103
公開日2007年8月1日 申請日期2006年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月29日
發(fā)明者王泉, 王平, 胡向東, 張毅, 李敏, 胡國珍 申請人:重慶郵電大學(xué)