专利名称：无线基站防水防护模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线通讯模块，特别涉及一种防水防护性能 极好的无线基站模块。
(二) 背景技术：
现代生活中，水表、电表和煤气表的抄录和收费，是城市生活的 一个大问题。人工入室抄表，扰民不说，还可能给居民带来不安全因 素；对于各职能公司来说，派人上门抄表也无形中耗费了大量人力资 源和时间。我国的公用事业，旧的传统管理模式， 一直沿袭至今。随 着城镇规模的扩大，人员流动性的日益增大，抄表工作量也越来越大。 造成的误抄、错抄和纠纷、到拒付费现象时有发生，给国家企业经营 的形象和效益带来影响，制约了企业的再发展。
近年来，信息化社会在逐步改变人们的生活方式与工作习惯的同 时，也对一些传统的理念提出了挑战。随着科技的进步、人民生活水 平的提高，多表远程抄收系统成为小区"智能化建设"中的-个重要 部分。
自动抄表系统主要采用有线通信技术和电力载波通信技术。有线 通信技术作为传统方法以其稳定性占有优势，但是，有线通信的铺线 工程浩大，而且容易被人为损坏。同时，居民楼建成后，再在墙壁表 面拉线，居民难以接受。电力载波通信技术能有效解决上述问题，它 利用现有交流电源线作为通信线路，省去了铺线工程，优势明显。电
力线载波通信技术出现于20世纪20年代初期。它以电力线路作为传 输通道，具有通道可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等优 点，但是电力载波传输的数据传输可靠性较差，达不到实用的要求， 这也制约了电力载波传输的发展。
远程智能抄表计量工作，关系着公用事业行业、能源供给企业的 经营、管理效益。就目前的状况而言，抄表难、收费难是公用事业部 门面临的普遍问题，抄表收费工人工作条件差、效率低、劳动强度大、不可控现象等等，都说明了采用传统的人上抄表方式已不能适应现代 社会和企业发展。
而与时俱兴的无线远传系统对比传统的抄表方式有着无可比拟 的优势，更能适应现代人的生活。它解决了入户抄表难的问题，为用 户创造了不被打扰、安静、安全的生活环境，同时也为管理部门节省 了人力、物力，提高了工作效率，对不交费、恶意欠费者停止供水、 电、气、暖，下达指令后，系统自动执行，是远程分户计量表计的发 展方向。
无线抄表项目的实施，采用高新无线通信的技术手段，符合我国 国情的技术和使用方法，迎合了经济和技术的发展方向。
而在实际运用中，我们发现大多数厂家的无线远传系统抗干扰能 力弱、传输距离近、通讯可靠性差、容易受潮湿环境的影响。这些问 题的产生与系统中无线通讯模块是密不可分的。 (三)、实用新型内容-
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一 种低功耗、多信道可以选用、体积小、重量轻、系统高度集成、抗干 扰能力强、传输距离远、防水能力强、通信可靠的无线基站模块。
本实用新型无线透明基站模块是一种具有自主产权知识，采用高
效FEC前向纠错技术结合高性能的无线射频芯片，以及高速微处理
器开发的一款无线通信数传模块。该模块具有抗干扰能力强、体积小、 功耗低、传输距离远、防水性能好等特点，在使用时不需要任何编码 技术。
本实用新型的技术方案
该无线基站防水防护模块，含有控制单元和射频单元两部分。控 制单元包括高速微处理器及其复位电路、程序下载接口电路、通讯接 口电路等外围电路，射频单元包括射频芯片及其外围电路和电源单元 电路。
控制单元中引脚25、 26、 27、 28组成微控制器的模拟的4线SPI 兼容接口，实现与射频单元间的数据传输；引脚30、 31为TTL232 通讯接口RXD、 TXD，以实现模块与外设的串口通讯功能；C2、 C3、R6、 XI组成微控制器4MHz晶振电路；Cl、 R8组成微控制器外部 复位电路；由引脚15、 16、 17、 23、 24、 29及电源组成的ISP接口 用于程序烧录及无线通道选择。由R9、 RIO、 Rll、 R12组成的电阻 网络为脉冲采样电路，以备后续程序兼容；微处理器引脚1接外部上 拉电阻R13，作为信号触发端口，以备后续程序兼容。
程序下载接口电路的l、 2、 3、 4、 5引脚并联后接地，6引脚接 于复位电路的R2和C1连接点，7引脚与电源相接，8、 9、 10、 11、 12引脚分别与微处理器的24、 23、 17、 15、 16引脚相连接。
外部供给电源一路经电容C19滤波后为微控制器供电，另一路经 电压调节芯片LDO及其外围工作C20、 C21、 C22、 C23进行稳压、 纹波抑制得到3V电源，为射频部分提供能量供给，采用此电源分离 技术用来减小微控制器数字部分对射频单元的强干扰。
射频单元中射频芯片的引脚l、 2、 7、 20组成4线SPI兼容接口 SCLK、 SO、 CSn、 SI，分别经电阻R3、 R2、 Rl、 R4隔离后与微控 制器的引脚27、 26、 25、 28相连接，实现微控制对射频芯片内部寄 存器的读写操作，C4用来对时钟信号SCLK滤波以消除尖锋脉冲； 引脚6经电阻R5隔离后与微控制器引脚32 (INTO)相连接，用于告 知微控制器无线数据已经收发完毕；引脚12、 13为射频信号的输入 输出端口， C9、 CIO、 Ll及L2形成一个平衡转换器，用以将射 频芯片上的微分RF端口转换成单端RF信号，并于后面的LC网络 共同进行阻抗转换以匹配50Ohn的天线，Cll用在直流模块上；LC 网络C12、 C13、 L3、 L4为射频通带滤波器，它用于过滤射频传输信 号中的谐波量及干扰成分，使得出入射频芯片的信号频谱更加纯净； C15为直流模块电容，用于隔直流；Antenna为50 Ohn天线；引脚5 为射频芯片内数字部分的电压调节器连接退耦电容C6;引脚17串电 阻R7后接地，为射频芯片提供内部偏置电流；C17、 C18、 X2组成 射频芯片26MHz晶振电路；引脚4、 9、 11、 14、 15、 18为射频芯片 能量供给端口，接3V电源，而且各个端口分别放置退耦电容C5、 C16、 C14、 C8、 C7;引脚16、 19分别与电源地相连接。
微处理器的型号为AT mega8v或为ATmega88，无线射频芯片的型号为CC1100或为CCllOl，电压调节芯片型号为XC6206P302P。 本实用新型的有益效果是
1、 本实用新型无线模块由低功耗的元器件构成，其供电电压在 DC3V 5.5V之间，整个电路的供电电压范围宽、功耗小，其对供电 电源的要求低，从而可延长供电电池的使用寿命。
2、 本实用新型无线模块采用无线方式接收和发送信号，所以该 无线基站模块可以应用于潮湿、油烟的环境中。
3、 本实用新型无线模块的硬件电路进行了縮小、简化，高度集 成，可装在合适的表壳中，进行灌胶密封，这样外围全密封，实现了 防水、自我防护、可靠性高的目的。
4、 本实用新型无线透明模块用于无线通讯，可以透明地传输数 据，即所收即所发，当模块从串口接收到外设(如PC)数据时， 将数据通过无线方式发射出去，当模块接收到无线数据时，则将无线 数据从串口发送出去。
(四) 、说明书附图
图1是全防水无线基站防护模块的原理图示意图
(五) 、具体施实方式
参见图l，图中，无线基站防水防护模块，含有控制单元模块和 射频单元模块。控制单元模块包括高速微处理器及其外围电路、复位 电路、程序下载接口电路、通讯接口电路和电源单元电路。射频单元 模块包括无线射频芯片及其外围电路和电源单元电路。
控制单元中引脚25、 26、 27、 28组成微控制器的模拟的4线SPI 兼容接口，实现与射频单元间的数据传输；引脚30、 31为TTL232 通讯接口RXD、 TXD,以实现模块与外设的串口通讯功能；C2、 C3、 R6、 XI组成微控制器4MHz晶振电路；Cl、 R8组成微控制器外部 复位电路；由引脚15、 16、 17、 23、 24、 29及电源组成的ISP接口 用于程序烧录及无线通道选择。由R9、 RIO、 Rll、 R12组成的电阻 网络为脉冲采样电路，以备后续程序兼容；微处理器引脚l接外部上 拉电阻RU，作为信号触发端口，以备后续程序兼容。
程序下载接口电路的l、 2、 3、 4、 5引脚并联后接地，6引脚接
7于复位电路的R2和C1连接点，7引脚与电源相接，8、 9、 10、 11、 12引脚分别与微处理器的24、 23、 17、 15、 16引脚相连接，用于程 序烧录及无线通道选择。
外部供给电源一路经电容C19滤波后为微控制器供电，另一路 经电压调节芯片LDO及其外围工作C20、 C21、 C22、 C23进行稳压、 纹波抑审!l得到3V电111，为射频部分提供能量供给，采用此电源分离 技术用来减小微控制器数字部分对射频单元的强干扰。
射频单元中射频芯片的引脚l、 2、 7、 20组成4线SPI兼容接口 SCLK、 SO、 CSn、 SI，分别经电阻R3、 R2、 Rl、 R4隔离后与微控 制器的引脚27、 26、 25、 28相连接，实现微控制对射频芯片内部寄 存器的读写操作，C4用来对时钟信号SCLK.滤波以消除尖锋脉冲;. 引胸6经电阻R5隔离后与微控制器引脚32 (INTO)相连接，用于告 知微控制器无线数据已经收发完毕；引脚12、 13为射频信号的输入 输出端口， C9、 CIO、 Ll及L2形成一个平衡转换器，用以将射 频芯片上的微分RF端口转换成单端RF信号，并于后面的LC网络 共同进行阻抗转换以匹配50Ohn的天线，Cll用在直流模块上； LC网络C12、 C13、 L3、 L4为射频通带滤波器，它用于过滤射频传 输信号中的谐波量及干扰成分，使得出入射频芯片的信号频谱更加纯 净；C15为直流模块电容，用于隔直流；Antenna为50 Ohn天线； 引脚5为射频芯片内数字部分的电压调节器连接退耦电容C6;引脚 17串电阻R7后接地，为射频芯片提供内部偏置电流；C17、 C18、 X2组成射频芯片26MHz晶振电路；引脚4、 9、 11、 14、 15、 18为 射频芯片能量供给端口，接3V电源且个端口分别放置退耦电容C5、 C16、 C14、 C8、 C7;引脚16、 19分别与电源地相连接。
无线射频芯片选择CWpcon公司基于Smart RF 04技术的一款新型 无线收发器CC1100，它是一款低成本真正单片的UHF收发器，可以 工作在315、 433、 868和915MHz的ISM和SRD频率波段，也可以 容易地设置为300-348 MHz、 400-464 MHz和800-928 MHz的其他频
段；ccnoo也为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道
评估、连接质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。
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权利要求1、无线基站防水防护模块，含有控制单元和射频单元两部分，其特征是控制单元包括高速微处理器及其复位电路，程序下载接口电路、通讯接口电路和电源单元电路，复位电路、程序下载接口电路、通讯接口电路和电源单元电路分别与微处理器相应管教相连接；射频单元包括无线射频芯片及其外围电路和电源单元电路，无线射频芯片的1、2管脚分别通过电阻R3和电阻R2与微处理器的27和26管脚相连接。
2、 根据权利要求1所述的无线基站防水防护模块，其特征是射 频单元中射频芯片的引脚1、2、7、20组成4线SPI兼容接口 SCLK、 SO、 CSn、 SI，分别经电阻R3、 R2、 Rl、 R4隔离后与微控制器的 引脚27、 26、 25、 28相连接，实现微控制对射频芯片内部寄存器 的读写操作，C4用来对时钟信号SCLK滤波以消除尖锋脉冲；引 脚6经电阻R5隔离后与微控制器引脚32 (INTO)相连接，用于告 知微控制器无线数据已经收发完毕；引脚12、 13为射频信号的输 入输出端口， C9、 CIO、 Ll及L2形成一个平衡转换器，用以 将射频芯片上的微分RF端口转换成单端RF信号，并于后面的LC 网络共同进行阻抗转换以匹配50Ohn的天线，Cll用在直流模块上； LC网络C12、 C13、 L3、 L4为射频通带滤波器，它用于过滤射频 传输信号中的谐波量及干扰成分，使得出入射频芯片的信号频谱更 加纯净；C15为直流模块电容，用于隔直流；Antenna为50Ohn天 线；引脚5为射频芯片内数字部分的电压调节器连接退耦电容C6; 引脚17串电阻R7后接地，为射频芯片提供内部偏置电流C17、 C18、 X2组成射频芯片26MHz晶振电路；引脚4、 9、 11、 14、 15、 18为射频芯片能量供给端口，接3V电源，而且各个端口分别放置 退耦电容C5、 C16、 C14、 C8、 C7;引脚16、 19分别与电源地相 连接。
3、 根据权利要求2所述的无线基站防水防护模块，其特征是控制单元中引脚25、 26、 27、 28组成微控制器的模拟的4线SP1兼 容接口，实现与射频单元间的数据传输；引脚30、 31为TTL232 通讯接口RXD、 TXD，以实现模块与外设的串口通讯功能；C2、 C3、 R6、 XI组成微控制盔4MHz离振电路；Cl、 R8组成微控制 器外部复位电路；由引脚15、 16、 17、 23、 24、 29及电源组成的 ISP接口用于程序烧录及无线通道选择。由R9、 RIO、 Rll、 R12 组成的电阻网络为脉冲采样电路，以备后续程序兼容；微处理器 引脚1接外部上拉电阻R13，作为信号触发端口，以备后续程序 兼容。
4、 根据权利要求3所述的无线基站防水防护模块，其特征是外 部供给电源一路经电容C19滤波后为微控制器供电，另一路经电 压调节芯片LDO及其外围工作C20、 C21、 C22、 C23进行稳压、 纹波抑制得到3V电源，为射频部分提供能量供给，采用此电源分 离技术用来减小微控制器数字部分对射频单元的强干扰。
5、 根据权利要求4所述的无线基站防水防护模块，其特征是所 述的高速微处理器Ul的型号为ATmega8v或ATmega88，射频芯 片U2的型号为CC1100或CC1101 ，电压调节芯片U3 LDO的型 号为XC6206P302P。
专利摘要本实用新型涉及一种无线通讯数传模块，特别涉及一种防水防护性能极好的无线基站模块。该无线基站模块，包括控制单元和射频单元两部分。控制单元包括高速微处理器及其复位电路、程序下载电路、通讯接口电路等外围电路；射频单元包括无线射频芯片及其外围电路和电源单元电路；本实用新型提供一种低功耗、多信道可以选用、体积小、重量轻、系统高度集成、抗干扰能力强、传输距离远、通讯可靠、防水性能极好的无线基站模块。
文档编号H04B1/38GK201238294SQ200820069979
公开日2009年5月13日 申请日期2008年4月14日 优先权日2008年4月14日
发明者代洪杰, 楚栋庭, 袁金龙, 费战波 申请人:河南新天科技有限公司