專利名稱：低功耗短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，特別是公開一種自動(dòng)抄表用低功耗、短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，應(yīng)用于水、電、氣、暖氣等自動(dòng)抄表及工業(yè)遙控、自動(dòng)化控制等行業(yè)。
背景技術(shù)：
短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊在水、電、氣、暖氣自動(dòng)抄表，工業(yè)遙控、自動(dòng)化控制等行業(yè)得到大面積的應(yīng)用，但是由于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的硬件普遍采用非低功耗器件，導(dǎo)致電池的使用時(shí)間很短，無(wú)法滿足使用電池的行業(yè)的需求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種低功耗短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，抗干擾能力強(qiáng)且性能穩(wěn)定，適合水表、燃?xì)獗睃c(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線抄表收費(fèi)系統(tǒng)、及其它不方便使用市電的領(lǐng)域。本實(shí)用新型集成了發(fā)射功率、波特率、數(shù)據(jù)位、多信道軟件可調(diào)、可選擇及主、被動(dòng)休眠和喚醒、透明傳輸?shù)墓δ?，解決了同頻干擾、傳輸距離近、功耗大、模塊不夠通用的問(wèn)題。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的主、被動(dòng)休眠和喚醒功能能夠大大延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)模塊的通用性。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種低功耗短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，其特征在于包括外圍TTL/RS232/RS485接口電路(與客戶主控板或電腦相連接)、與所述的接口電路相連的電平轉(zhuǎn)換電路、與所述電平轉(zhuǎn)換電路相連接的微處理器、與所述微處理器相連接的集成射頻電路以及發(fā)射匹配電路、接收匹配電路、天線開關(guān)集成電路、天線匹配電路、天線和電源電路。所述集成射頻電路分別與發(fā)射匹配電路和接收匹配電路相連，所述的發(fā)射匹配電路和接收匹配電路共同與天線開關(guān)集成電路相連，發(fā)射匹配電路與集成射頻電路的信號(hào)輸出端相連，接收匹配電路與集成射頻電路的信號(hào)輸入端相連。天線開關(guān)集成電路再與天線匹配電路和天線相連，電源電路與所述接口電路連接后向整個(gè)系統(tǒng)供電。所述發(fā)射匹配電路還包括直流偏置、諧波負(fù)載和低通濾波電路；從集成射頻電路的輸出端(第2腳)發(fā)射的信號(hào)先獲得直流偏置、再經(jīng)諧波負(fù)載電路、低通濾波電路至所述的天線開關(guān)集成電路、天線匹配電路后從所述天線輸出；所述接收匹配電路在信號(hào)被天線接收后，經(jīng)由天線匹配電路、天線開關(guān)集成電路及接收匹配電路進(jìn)入集成射頻電路的輸入端(第3、4腳)。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的微處理器、電源芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、射頻芯片、天線開關(guān)芯片均采用超低功耗器件，整個(gè)模塊的休眠電流只有3uA，從而能很好的應(yīng)用于不能使用市電供電的領(lǐng)域；外圍接口電路與微處理器之間增加電平轉(zhuǎn)換芯片很好的解決了兩者電平不匹配的問(wèn)題；射頻芯片的發(fā)射功率最大可以達(dá)到100mW、而且功率軟件多級(jí)可調(diào)，發(fā)射電路無(wú)需采用外置功率放大電路，增強(qiáng)了輸出功率的穩(wěn)定性和一致性；射頻濾波、匹配電路和電源濾波電路的運(yùn)用，提高了電路性能的穩(wěn)定性；開發(fā)了寬帶直傳和窄帶直傳兼容的透明傳輸數(shù)據(jù)功能、被動(dòng)睡眠、喚醒和主動(dòng)睡眠、空中喚醒的功能，解決了傳輸延時(shí)長(zhǎng)、同頻干擾、距離近和平均功耗大的問(wèn)題，同時(shí)增強(qiáng)了模塊的抗干擾能力。

圖1是本實(shí)用新型無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的原理框圖。圖2是本實(shí)用新型無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的微處理器電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的集成射頻電路原理圖。圖4是本實(shí)用新型無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的接收、發(fā)射匹配電路原理圖。圖5是本實(shí)用新型無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的天線開關(guān)集成電路和天線匹配原理圖。圖6是本實(shí)用新型無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的電平轉(zhuǎn)換電路原理圖。圖7是本實(shí)用新型無(wú) 線數(shù)據(jù)傳輸模塊的電源電路原理圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)附圖1，本實(shí)用新型無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊包含電源電路、外圍TTL / RS232 /RS485接ロ電路、與所述接ロ電路相連接的電平轉(zhuǎn)換電路、與所述電平轉(zhuǎn)換電路相連接的微處理器電路、與所述微處理器電路相連接的集成射頻電路，以及發(fā)射匹配電路、接收匹配電路，最后通過(guò)天線開關(guān)集成電路和天線匹配電路到達(dá)天線。根據(jù)附圖2，本實(shí)用新型無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的微處理器采用美國(guó)德州儀器的MSP430F2350,它是430系列中超低功耗微處理器之一，具有16K字節(jié)的FLASH和2K字節(jié)的RAM，從而獲得了低功耗的基礎(chǔ)；微處理器采用外置的32. 768KHZ晶體以使無(wú)線模塊獲得高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘；增加了 LED燈指示電路，可以更直觀的知道無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的當(dāng)前狀態(tài)；外圍接ロ引腳均加靜電保護(hù)器件和限流電阻，使系統(tǒng)免受靜電干擾和電壓不一致的沖擊，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；兩處電源濾波電路，具有浪涌沖擊、濾除高、低頻干擾等防護(hù)功能，在保證本身電路供電品質(zhì)的同時(shí)提升了電路性能的穩(wěn)定性。模塊上電初始化完成后，自動(dòng)讀取EEPROM中的設(shè)置參數(shù)，根據(jù)參數(shù)值來(lái)決定是否讀取硬件GPIO ロ的狀態(tài)或再次讀取EEPROM其它位置中的配置值來(lái)配置集成射頻芯片的寄存器，以便達(dá)到要求的射頻指標(biāo)；當(dāng)微處理器收到外圍TTL /RS232 /RS485接ロ發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)微處理器處理后通過(guò)射頻電路發(fā)射出去；當(dāng)射頻電路接收到空中數(shù)據(jù)后通過(guò)SPI總線傳送到微處理器，數(shù)據(jù)經(jīng)微處理器處理后通過(guò)外圍TTL / RS232 / RS485接ロ發(fā)送出去；當(dāng)微處理器的(第21腳，SLP)收到有效電平或收到空中休眠指令后系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式；當(dāng)微處理器的(第38腳，RST)收到有效電平或收到空中喚醒指令后系統(tǒng)退出休眠模式；以上功能均由模塊的微處理器依據(jù)內(nèi)部程序進(jìn)行判斷、控制和運(yùn)行。根據(jù)附圖3、圖4，集成射頻電路的芯片采用美國(guó)SILICON LABS公司的SI4432集成芯片，休眠電流只有幾百nA;與集成射頻電路、以及發(fā)射匹配電路、接收匹配電路、圖5的天線開關(guān)集成電路、天線匹配電路、天線共同組成射頻電路。當(dāng)處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，信號(hào)由射頻芯片Si4432的TX (第2腳)發(fā)出，獲得直流偏置后經(jīng)諧波負(fù)載電路、發(fā)射匹配電路至所述天線開關(guān)集成電路、再經(jīng)天線匹配電路最后從所述天線輸出；當(dāng)處于接收狀態(tài)時(shí)，從天線接收到的信號(hào)經(jīng)天線匹配電路、由天線開關(guān)集成電路引導(dǎo)經(jīng)接收匹配電路(不平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路)后進(jìn)入射頻芯片SI4432的RXP，RXN (第3，4腳)。多處濾波電路(即電源濾波、諧波負(fù)載電路、低通濾波電路)在保證本身電路供電品質(zhì)的同時(shí)提升了電路性能的穩(wěn)定性。由附圖5可見(jiàn)，天線開關(guān)由日本NEC公司的天線開關(guān)芯片UPG2179組成，休眠電流只有幾百nA，受微處理器控制，決定發(fā)射和接收的不同流向。連接天線開關(guān)芯片RFC引腳的C74為隔直電容，C73、L14、C5組成Π型濾波電路(即天線匹配電路)，R56為靜電保護(hù)器件。附圖6是電平轉(zhuǎn)換電路圖，電平轉(zhuǎn)換芯片采用美國(guó)德州儀器的SN74LVC2T45 D⑶，可以把微處理器發(fā)出的2. 7V或3. 3V TTL電平轉(zhuǎn)換成5V TTL電平，也可以把從外圍接口收到的5V TTL電平轉(zhuǎn)換成3. 3V或2. 7V TTL電平后傳給微處理器；此電平轉(zhuǎn)換芯片的收或發(fā)受微處理器的控制，平時(shí)工作在接收狀態(tài)，只有當(dāng)微處理器有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)才切換為發(fā)送狀態(tài)，一旦數(shù)據(jù)發(fā)送完畢立即切換回接收狀態(tài)；電平轉(zhuǎn)換電路的使用有效的解決了電平的不匹配問(wèn)題，同時(shí)起到 信號(hào)緩沖、隔離等穩(wěn)定作用。附圖7是電源電路原理圖，采用美國(guó)德州儀器的TPS78233或者TPS78227串聯(lián)型集成穩(wěn)壓電源芯片，它為微處理器、射頻電路、電平轉(zhuǎn)換電路、外圍接口電路等提供3. 3V或2. 7V穩(wěn)定的工作電源，同時(shí)它本身的實(shí)際漏電流小于O. 5uA。
權(quán)利要求1.一種低功耗短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，其特征在于包括外圍TTL/RS232/RS485接口電路、與所述的接口電路相連的電平轉(zhuǎn)換電路、與所述電平轉(zhuǎn)換電路相連接的微處理器和與所述微處理器相連接的集成射頻電路，所述集成射頻電路分別與發(fā)射匹配電路和接收匹配電路相連，所述的發(fā)射匹配電路和接收匹配電路共同與天線開關(guān)集成電路相連，天線開關(guān)集成電路再與天線匹配電路和天線相連，電源電路與所述接口電路連接后向整個(gè)系統(tǒng)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，其特征在于所述發(fā)射匹配電路還包括直流偏置、諧波負(fù)載和低通濾波電路；從集成射頻電路的輸出端發(fā)射的信號(hào)先獲得直流偏置、再經(jīng)諧波負(fù)載電路、低通濾波電路至所述的天線開關(guān)集成電路、天線匹配電路后從所述天線輸出；所述接收匹配電路在信號(hào)被天線接收后，經(jīng)由天線匹配電路、天線開關(guān)集成電路及接收匹配電路進(jìn)入集成射頻電路的輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型為一種低功耗短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，其特征在于包括外圍TTL/RS232/RS485接口電路、與所述的接口電路相連的電平轉(zhuǎn)換電路、與所述電平轉(zhuǎn)換電路相連接的微處理器和與所述微處理器相連接的集成射頻電路，所述集成射頻電路分別與發(fā)射匹配電路和接收匹配電路相連，所述的發(fā)射匹配電路和接收匹配電路共同與天線開關(guān)集成電路相連，天線開關(guān)集成電路再與天線匹配電路和天線相連，電源電路與所述接口電路連接后向整個(gè)系統(tǒng)供電。本實(shí)用新型抗干擾能力強(qiáng)且性能穩(wěn)定，大大延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了模塊的通用性。
文檔編號(hào)H04B1/40GK202889340SQ201220472249
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者孟繁鼎, 聶光義 申請(qǐng)人:上海桑銳電子科技有限公司