基于zigbee短距离通信智能模块硬件的研究

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1、硕士学位论文题目:基于Zigbee短距离通信智能模块硬件研究研究生王淑瑶专业电路与系统指导教师程知群教授完成日期2012年11月杭州电子科技大学硕士学位论文基于Zigbee短距离通信智能模块硬件研究研究生：王淑瑶指导教师：程知群2012年11月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterTheResearchforShortDistanceCommunicationModulehardwareBasedonZigb

2、eeTechnologyCandidate:WangShuYaoSupervisor:Prof.ChengNovember,2012杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位

3、论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要随着电力市场化改革的深入和城市配电网改造工

4、程的启动，国家电网公司用电管理模式的推广和普及，使得用户电量的准确、及时抄收成为衡量供电企业管理水平的重要标志。远程自动抄表系统能够实现用电数据的自动抄收并杜绝人工操作的一切弊端。因此，建立一套完善的自动抄表系统是亟需解决的问题。本文首先对国内外自动抄表系统的发展现状进行了研究,提出了一套基于Zigbee技术的无线远程自动抄表方案。对目前市场上Zigbee芯片供应商提供的设计方案进行对比并结合项目实际的应用环境后，综合考虑选择了两款SOC芯片：EM250芯片和TICC2530芯片。其次，研究了基于EM2

5、50芯片的Zigbee模块数据采集终端硬件实现和数据通信底板硬件实现。首先介绍了EM250核心芯片内部结构，同时研究并分析Zigbee模块硬件原理图的各个模块功能。之后，研究设计了用于Zigbee模块组网测试的数据通信底板。数据通信底板主要分为以下几个子电路：DC-DC转换电路，USB转UART电路，RS232转UART电路，串口指示灯及温度采集电路。同时对本次PCB设计的注意事项从理论到实践进行了说明，其中包括基板的选择，电源、地的布线结构及射频传输线的阻抗控制。最后，给出了硬件射频测试、通信距离测试

6、结果并对测试结果进行了分析。测试结果表明：模块调制波输出功率达19.07dBm，单载波输出功率达18.76dBm,达到指标要求。室外通信距离在1000米情况下，通信畅通，无丢包现象。最后，研究并实现了无线通信模块的关键部分——微带天线。针对不同的应用场合设计实现了符合Zigbee频段（2.405GHz-2.4835GHz）的两款微带天线：IFA（inverted-Fantenna）天线和矩形圆极化天线。IFA（inverted-Fantenna）天线集成在基于TICC2530芯片的模块上，因此首先给出T

7、I模块的硬件实物图及测试结果，之后对设计的两款天线，分别从理论、仿真到最终的测试结果进行详细阐述，并对天线仿真结果与测试结果差异进行了分析。测试结果表明：设计的IFA天线在2.405GHz到2.4835GHz之间，S11均小于-10dB，在2.45GHz中心频率下，最大增益达2.5dBi以上，天线具有全向性。圆极化天线在2.405GHz到2.4835GHz之间，S11均小于-10dB，轴比也均小于3dB，在2.478GHz下，轴比达到最小值为1.07dB，同时天线辐射效率基本在80%左右，天线增益均大于

8、6dB。设计的天线满足使用需求。关键词：自动抄表，Zigbee技术，微带天线，EM250芯片，数据通信底板，IFA天线，矩形圆极化天线I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTWiththedeepreformofelectricitymarketandthecitydistributionnetworkreconstructionprojectstartedandthepromotionandpopularizationofpower