基于nRF2401智能小區無線抄表系統集中器設計

　　無線數據傳輸模塊nRF2401

　　nRF2401是挪威 Nordic公司的單片2.4GHz無線收發一體芯片。它將射頻、8051MCU、9通道12位ADC、外圍元件、電感和濾波器全部集成到單芯片中，可提供ShockBurst、 DuoCeiver、片上CRC以及地址計算編碼等功能。nRF2401無線收發一體芯片和藍牙一樣，都工作在2.4GHz自由頻段。nRF2401支持多點間通信， 最高傳輸速率超過1Mbit/s，而且比藍牙具有更高的傳輸速度。與藍牙不同的是，戶透明，同種產品之間可以自由通信。更重要的是，nRF2401比藍牙產品更便宜。

　　電源模塊

　　在集中器電路中電源是能源中心，在集中器中起著非常重要的作用。由于本集中器系統所采用的芯片需用+3V或+5V的直流供電，所以在電源部分首先使用AC-DC模塊將220V交流電轉化為+5V的直流電。在該系統中，選用專為通信控制芯片提供轉換電壓的LM1117為轉換芯片。又因為電壓中含有許多高頻干擾源，這些高頻成分很容易經過電源進入通信系統中。另外系統自身的發送頻率也會經過電源感應反饋到通信系統造成干擾。因而在電源電路中加入220mH的電感，與并入多個不同容值的電容所構成的濾波電路來抑制各種高頻信號。該電源的電路原理圖如圖4所示。

　　集中器電路設計注意事項

　　射頻部分的電路設計是集中器設計的重點與難點，也是集中器設計成功的關鍵。抗干擾設計直接關系到射頻性能和整個集中器的運轉情況。在射頻部分布線時，合理的布局與布線及采用多層板既是布線所必須的也是降低電磁干擾提高抗干擾能力的有效手段。

　　布線時需要注意以下幾點：一是射頻部分電路沒有用做布線的面積均需用銅填充并連接到地,以提供RF屏蔽達到有效抗干擾的目的 ;二是nRF2401芯片底部應接地 ;為了降低延遲、減少串擾，確保高頻信號的傳輸，要使用多個接地過孔將nRF2401芯片底部和地層相連; 三是盡可能地減少串擾，減少分布參數的影響，器件要緊密地分布在nRF2401 的四周，并使用較小封裝。

　　集中器軟件設計

　　集中器的主要任務是完成與小區物業中心和三表數據采集終端的通信。集中器的通信包括兩部分：與小區物業中心的計算機通過nRF2401 無線通信模塊與集中器進行通信;集中器通過nRF2401 無線通信模塊與三表數據采集終端進行通信。

　　在集中器與小區物業中心和三表數據采集終端的無線數據傳輸中，數據必須進行規定格式的處理才能有效的降低數據傳輸過程中的誤碼率。本系統采用的數據包格式由數據序列號、目標地址、源地址、所發數據長度、數據正文及校驗碼組成。

　　當接收端收到一個數據包后，向發送端發送確認信號,若校驗無誤,則開始判斷過程之后對該數據包進行處理。在數據包前加數據序列號是為了及時的發現丟包、漏包的現象。