專利名稱：無線編程和通訊系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業(yè)控制領域的可編程控制器的無線編程和通訊系統(tǒng)，該系統(tǒng)能 適應各種點對點、點對多點的無線數(shù)據(jù)通信方式。
背景技術：
在工業(yè)控制領域，針對可編程控制器的傳統(tǒng)編程和通訊系統(tǒng)多為有線編程和通訊 系統(tǒng)，通常存在適應范圍小，安裝、使用不便，性價比低、穩(wěn)定性差等問題。而常規(guī)的無線通 訊，也基本上是通過常規(guī)的協(xié)議如Modbus協(xié)議，不能支持可編程控制的專用協(xié)議，如西門 子的S7-200可編程控制器的PPI協(xié)議，三菱的FX系列的0178協(xié)議等；而各家可編程控制 器的編程軟件和可編程控制器之間的通訊通常對于可編程控制器的實時響應要求高，對于 誤碼要求也是十分的嚴格，尚無通過本機的編程口進行上下載程序，都用有線的編程適配 器進行編程通訊。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種無線編程和通訊系統(tǒng)，通過收發(fā)一體的無線通訊模 塊采用無線方式進行點對點、點對多點的無線數(shù)據(jù)通信方式，采用空中加速技術，可以有效 地克服現(xiàn)有技術存在的不足，并且直接可以采用可編程控制器的編程軟件和組態(tài)軟件進行 編程和組態(tài)，無需在可編程控制器上再寫專用的通訊程序和在組態(tài)軟件上增加對串口的讀 寫程序編制，大量節(jié)省軟件開發(fā)的成本和時間的同時，節(jié)省通訊線的布置，從而節(jié)省開發(fā)費 用、建設費用以及將來的維護費用。實現(xiàn)本實用新型的技術方案是這種無線編程和通訊系統(tǒng)包括計算機、可編程控制器、收發(fā)一體通訊模塊、天線，其中可編程控制器經(jīng)收發(fā)一體通訊模塊接天線，計算機經(jīng) 收發(fā)一體通訊模塊接天線。兩者之間實現(xiàn)可靠、穩(wěn)定、節(jié)省成本和安全的無線編程和數(shù)據(jù)通 訊。該技術方案還包括所述收發(fā)一體通訊模塊包括射頻開關、微控制器、雙頻率合成器、雙VCO模塊、 MODEM模塊、混頻/檢波模塊、射頻發(fā)送放大器、射頻接收放大器、天線，其中射頻開關經(jīng)微 控制器、雙頻率合成器接雙VCO模塊，要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過MODEM模塊再分別經(jīng)射頻發(fā)送放大 器和射頻接收放大器接天線。所述收發(fā)一體通訊模塊U2與微處理器Ul連接，其中收發(fā)一體通訊模塊U2腳2、3、 4、10、11分別與微處理器Ul腳17、16、4、18、19連接，微處理器Ul腳9、10之間還跨接晶振 Yl0所述可編程控制器經(jīng)串口 RS485/RS232/TTL與所述收發(fā)一體通訊模塊連接；所述 計算機經(jīng)串口 USB/RS232與收發(fā)一體通訊模塊連接。所述收發(fā)一體通訊模塊的工作頻段包括433MHz、230MHz、868MHz、2. 4GHz等的無 線收發(fā)芯片。[0010]本實用新型具有的有益效果本收發(fā)一體無線通訊模塊采用先進的頻率合成技 術，CPU鎖相環(huán)控制，可編程控制器(PLC)和上位計算機的無線編程以及無線數(shù)據(jù)通訊，能 適應各種點對點、點對多點的無線數(shù)據(jù)通信方式，具有通過無線方式完全隔離現(xiàn)場危險信 號，收發(fā)一體、安裝方便、維護成本低、使用簡單、性價比高、穩(wěn)定可靠等特點，將給工業(yè)控制 帶來一個全新的技術創(chuàng)新產品。

圖1是本實用新型的可編程控制器進行上載和下載示意圖。圖2是本實用新型的可編程控制器和計算機之間進行數(shù)據(jù)通訊示意圖。圖3是本實用新型的無線通訊模塊方框圖。圖4是本實用新型的電路圖。圖中1天線、2收發(fā)一體通訊模塊、3可編程控制器、4計算機。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明如圖所示，本系統(tǒng)由天線1、收發(fā)一體通訊模塊2、可編程控制器3、計算機4組成。 其中收發(fā)一體通訊模塊2由射頻開關、微控制器、雙頻率合成器、雙VCO模塊、MODEM模塊、 混頻/檢波模塊、射頻發(fā)送放大器、射頻接收放大器、天線組成。工作原理本無線通訊模塊在使用中，頻率設置工作由模塊內的微控制器來處理，加電后模 塊先處于接收狀態(tài)，天線接收的射頻信號經(jīng)放大，混頻，檢波后，送入MODEM，由MODEM還原 出發(fā)射端發(fā)出的數(shù)字信號。當需要進行發(fā)射時，數(shù)字信號先進入MODEM，由MODEM產生相應 的FSK或MSK信號，去調制發(fā)射VCO并產生所需的射頻信號，經(jīng)射頻功放由天線發(fā)射出去。本無線通訊模塊采用雙壓控振蕩器(VCO)來分別產生用于接收和發(fā)射的射頻信 號，可實現(xiàn)接收和發(fā)射之間的快速轉換。采用ATMEGA48V-10PI的微處理器，和RF12B的收發(fā)一體的射頻模塊為無線通訊的 電路。ATMEL愛特梅爾AVR微控制器ATMEGA48V-10PI是基于AVR增強型RISC結構的低 功耗8位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATMEL愛特 梅爾AVR微控制器ATmega48的數(shù)據(jù)吞吐率高達lMIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處 理速度之間的矛盾。AVR內核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。所有的寄存器都 直接與算術邏輯單元(ALU)相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內同時訪問兩個獨 立的寄存器。這種結構大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。[0023]ATMEL愛特梅爾AVR微控制器ATmega48有如下特點4K字節(jié)的系統(tǒng)內可編程Flash (具有在編程過程中還可以讀的能力，即Rffff)，256 字節(jié)EEPR0M，512字節(jié)SRAM，23個通用1/0 口線，32個通用工作寄存器，三個具有比較模式 的靈活的定時器/計數(shù)器(T/C)，片內/外中斷，可編程串行USART，面向字節(jié)的兩線串行接 口，一個SPI串行端口，一個6路10位ADC (TQFP與MLF封裝的器件具有8路10位ADC)，具有片內振蕩器的可編程看門狗定時器，以及五種可以通過軟件選擇的省電模式?？臻e模式 時CPU停止工作，而SRAM、T/C、USART、兩線串行接口、SPI端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉 電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復位之外都停止工作，寄存器的 內容則一直保持；省電模式時異步定時器繼續(xù)運行，以允許用戶維持時間基準，器件的其他 部分則處于睡眠狀態(tài)；ADC噪聲抑制模式時CPU和所有的I/O模塊停止運行，而異步定時器 和ADC繼續(xù)工作，以減少ADC轉換時的開關噪聲；Standby模式時振蕩器工作而其他部分睡 眠，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力。RF12B是一款高集成的FSK收發(fā)IC，其內部集成了所有RF收發(fā)功能模塊電路，夕卜 圍只須一個MCU，一個晶振，一個旁路電容和一個外置天線就可組成一個帶有PLL技術的高 可靠性的收發(fā)系統(tǒng)，具有設計簡單，生產無需調試的特點?？晒ぷ髟?33/868/915MHZ三個 頻段。其高功率輸出和高靈敏度接收的特點。RF12B還集成了一個數(shù)字接口，輕易實現(xiàn)由 MCU通過軟件設置，就可精確調整各種射頻參數(shù)(如收發(fā)轉換，中心頻點，發(fā)射頻偏，發(fā)射功 率，調制方式，傳輸率，接收帶寬等)，而無需調整硬件電路，可輕易實現(xiàn)跳頻功能。RF12B可 應用于各種無線局域網(wǎng)，PC周邊通迅。無線防盜和報警系統(tǒng)，無線傳感器，無線鍵盤和鼠標， 家居自動化遙控，無線高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，無線玩具等場合。特點 工作電壓 2. 2V 到 3. 6V ； 功率輸出大小可設置； 工作頻段為433MHz ； 靜態(tài)功耗電流0. 3 μ A ； 高傳輸數(shù)率，F(xiàn)SK模式可達19. 2Kbps ； 工作溫度-20到+65度； 高集成度，外圍零件少，成本低； 設計簡單，生產無需調試； 抗干擾能力強； 通過軟件設置各種射頻參數(shù)(如中心頻點，頻偏，發(fā)射功率，調制方式，傳輸率 等)，無需調整硬件電路，可輕易實現(xiàn)跳頻功能； 發(fā)射時天線自動匹配，確保手持時或周圍環(huán)境變化時仍然有最高發(fā)射功率； 提供可編程外部MCU時鐘信號；· FSK調制方法； 低電壓檢測 發(fā)射時提供位同步模式大大降低了由于同步發(fā)射而對MCU的速度要求。本系統(tǒng)可以用于各種需要采用自動化控制器的領域中，包括電力調度、水利工程、 港口碼頭、移動工程機械、物流倉庫、大型建筑工地、采油輸油測控、油井水井計量、水情水 文監(jiān)測、氣象資料傳輸、環(huán)保監(jiān)測設備、地震監(jiān)視網(wǎng)絡、食品飲料灌裝設備、高速公路管理、 調度控制、集群通訊、智能大廈、無線信標、江河航運、地質勘探、交通運輸?shù)雀黝I域。凡是需要和可編程控制器進行通訊的場合均可以使用。
權利要求一種無線編程和通訊系統(tǒng)，其特征是包括計算機、可編程控制器、收發(fā)一體通訊模塊、天線，其中可編程控制器經(jīng)收發(fā)一體通訊模塊接天線，計算機經(jīng)收發(fā)一體通訊模塊接天線。
2.如權利要求1所述的無線編程和通訊系統(tǒng)，其特征是所述收發(fā)一體通訊模塊包括射 頻開關、微控制器、雙頻率合成器、雙VCO模塊、MODEM模塊、混頻/檢波模塊、射頻發(fā)送放大 器、射頻接收放大器、天線，其中射頻開關經(jīng)微控制器、雙頻率合成器接雙VCO模塊，要傳輸 的數(shù)據(jù)通過MODEM模塊再分別經(jīng)射頻發(fā)送放大器和射頻接收放大器接天線。
3.如權利要求1或2所述的無線編程和通訊系統(tǒng)，其特征是所述收發(fā)一體通訊模塊U2 與微處理器Ul連接，其中收發(fā)一體通訊模塊U2腳2、3、4、10、11分別與微處理器Ul腳17、 16、4、18、19連接，微處理器Ul腳9、10之間還跨接晶振Yl。
4.如權利要求1所述的無線編程和通訊系統(tǒng)，其特征是所述可編程控制器經(jīng)串口 RS485/RS232/TTL與所述收發(fā)一體通訊模塊連接；所述計算機經(jīng)串口 RS232/USB與收發(fā)一 體通訊模塊連接。
5.如權利要求1所述的無線編程和通訊系統(tǒng)，其特征是所述收發(fā)一體通訊模塊的工作 頻段包括433MHz或230MHz或868MHz或2. 4GHz的無線收發(fā)芯片。
專利摘要一種無線編程和通訊系統(tǒng)，包括計算機、可編程控制器、收發(fā)一體通訊模塊、天線，其中可編程控制器經(jīng)收發(fā)一體通訊模塊接天線，計算機經(jīng)收發(fā)一體通訊模塊接天線。所述收發(fā)一體通訊模塊包括射頻開關、微控制器、雙頻率合成器、雙VCO模塊、MODEM模塊、混頻/檢波模塊、射頻發(fā)送放大器、射頻接收放大器、天線，其中射頻開關經(jīng)微控制器、雙頻率合成器接雙VCO模塊，要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過MODEM模塊再分別經(jīng)射頻發(fā)送放大器和射頻接收放大器接天線。
文檔編號H04B1/38GK201589964SQ20092026185
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權日2009年12月22日
發(fā)明者吳益宇 申請人:深圳市賽遠自動化系統(tǒng)有限公司