专利名称：无源无线串口通讯系统的制作方法
技术领域：
无源无线串口通讯系统 技术领域[0001]本实用新型涉及工业及民用自动化领域中各个设备的底层通讯，特别是一种无源 无线串口通讯系统。
背景技术：
[0002]传统的RS485串口传输在技术上已经十分成熟。应有该串口进行数据底层传输的 工业级、民用级设备众多，应用领域广泛。由于其结构简单，实现容易，工作稳定性经过几十 年的广泛应用已经趋于成熟。但在实际现场应用时应有很多不足之处。很多串口应用都是 在设备运行多年后实施，设备间布线困难。很多设备通过非市电给本身电路供电，串口终端 很难通过独立电源进行供电工作。实用新型内容[0003]本实用新型的主要目的在于提供一种不需要独立电源供电，不需要额外现场布 线，应用于工业及民用现场的无源无线串口通讯系统。[0004]为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为一种无源无线串口通讯系统， 包括信号线取电电路、电池充电电路、稳压供电电路、串口通讯电路、射频发射与接收电路 以及天线装置；其中信号线取电电路的输入端连接设备串行接口，输出端连接电池充电电 路的输入端，电池充电电路的输出端连接稳压供电电路的输入端，稳压供电电路的输出端 分别与串口通讯电路的输入端、射频发射与接收电路的输入端连接，串口通讯电路的另一 输入端连接设备串行接口，串口通讯电路的输出端连接射频发射与接收电路的另一输入 端，射频发射与接收电路的输出端连接天线装置。[0005]所述信号线取电电路包括整流二极管、去耦电容和三端稳压电源调整器。[0006]所述电池充电电路是通过恒流方式给电池充电的电路。[0007]所述串口通讯电路采用Atmega8单片机，ATmega8是基于增强的AVR RISC结构的 低功耗8位CMOS微控制器。[0008]所述射频发射与接收电路包括频率调制器、带解调器的接收器、功率放大器、晶体 振荡器和调节器。[0009]实用新型具有以下有益效果及优点[0010]1.通过本实用新型为老旧现场及布线困难的地方提供无线解决方案，从而实现 在无需增加线缆成本及人工成本的基础上实现设备间的通讯，节约工作时间，提高工作效 率；[0011]2.通过本实用新型可以让很多市电接入困难的现场实现通讯信号的无线传输。通 过信号线得到电压供电，应用稳压设备及内置充电电池实现内部稳定供电，提供射频设备 间的无线通讯；[0012]3.通过本实用新型可以通过射频功率的梯级选择和发射频段的选择实现在同一 范围内多串口总线同时协调工作，以实现现场对通讯实时性的严格要求；[0013]4.通过本实用新型可以实现终端设备的快速接入，由于该终端小巧，不需要预留设备屏体空间，可以直接挂接在设备的串口处。
图1为本实用新型的系统总体结构图。
具体实施方式
[0015]如图1所示为本实用新型的系统总体结构图。包括信号线取电电路、充电电池充电电路、稳压供电电路、串口通讯电路、射频发射与接收电路。[0016]其中信号线取电电路包含整流二极管、去耦电容和CYT78L05三端稳压电源调整器组成。CYT78L05能被用作齐纳二极管/电阻器组合替换。它提供二个数量级的有效的产品改善阻抗，低静态电流。这些特性使稳压器可以给本机或板卡稳压提供一个很好的解决噪声干扰问题的方案。[0017]为了给串口电路和射频收发电路提供持续稳定的供电，本实用新型中包含充电电池充电电路。串联充电比并联充电简单，缺点是电池要求容量比较一致，线性降压比开关降压简单，缺点是效率比较低发热大，大电流充电节约时间但是发热大电池寿命影响也不小， 负斜率或者零增量侦测电池是否充满的缺点是电路复杂并且因为电池性能的关系并不可靠，目前电池的充电方式大多数推荐是恒流。所以一台简单可靠的充电器要完成的功能特点应该有能充多节电池，有恒流充电功能，有防止过充功能。实现方法其实很简单串联， 恒压，恒流。如果用稳压电源来充电的话，初期电流太大，若串入限流电阻的话，当电池电压升高后电阻就限制了充电电流使充电时间过长。恒流恒压只是相对的，具体来说应该是前期恒流后期恒压，这种方式非常适合给锂电池充电。[0018]稳压供电电路是使电池输出的电压能够给终端的串口电路和射频发射与接收电路提供稳定的电源供给。终端使用年限的增加和环境条件的变化(如温度、湿度等)对充电电池输出电压的影响必须考虑，所以稳压供电电路将由于消除这个影响。通过输出电压的负反馈，从而得到稳定可靠的电源电压输出。[0019]在串口通讯电路设计中本实用新型采用AVR单片机系列中的Atmega8单片机， ATmega8是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega8的数据吞吐率高达lMIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。[0020]在射频发射与接收电路中本实用新型采用Nordic公司的nRF905芯片，nRF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段，由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体振荡器和一个调节器组成。Shock Burst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC。可以很容易通过SPI接口进行编程配置，电流损耗低，在发射功率为-1OdBm时，发射电流为11mA，接收电流为12. 5mA。进入POWERDOWN模式可以很容易实现节电。内部集成的调制器采用GFSK的调制方式，将数字信号与载波进行调制，解调器对其进行解调，因此若使用软件调制时需要考虑到与GFSK调制的协调性。本实用新型根据芯片手册设计制作了芯片的应用电路原理图，其发射天线采用50Ω的阻抗匹配的天线，采用性能和容抗较稳定的钽电容与贴片电感构建无线收发模块。
权利要求1.一种无源无线串口通讯系统，其特征在于，包括信号线取电电路、电池充电电路、稳压供电电路、串口通讯电路、射频发射与接收电路以及天线装置；其中信号线取电电路的输入端连接设备串行接口，输出端连接电池充电电路的输入端，电池充电电路的输出端连接稳压供电电路的输入端，稳压供电电路的输出端分别与串口通讯电路的输入端、射频发射与接收电路的输入端连接，串口通讯电路的另一输入端连接设备串行接口，串口通讯电路的输出端连接射频发射与接收电路的另一输入端，射频发射与接收电路的输出端连接天线装置。
2.按权利要求1所述的无源无线串口通讯系统，其特征在于，所述信号线取电电路包括整流二极管、去耦电容和三端稳压电源调整器。
3.按权利要求1所述的无源无线串口通讯系统，其特征在于，所述电池充电电路是通过恒流方式给电池充电的电路。
4.按权利要求1所述的无源无线串口通讯系统，其特征在于，所述串口通讯电路采用 Atmega8单片机，ATmega8是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。
5.按权利要求1所述的无源无线串口通讯系统，其特征在于，所述射频发射与接收电路包括频率调制器、带解调器的接收器、功率放大器、晶体振荡器和调节器。
专利摘要本实用新型提供了一种无源无线串口通讯系统，信号线取电电路的输入端连接设备串行接口，输出端连接电池充电电路的输入端，电池充电电路的输出端连接稳压供电电路的输入端，稳压供电电路的输出端分别与串口通讯电路的输入端、射频发射与接收电路的输入端连接，串口通讯电路的另一输入端连接设备串行接口，串口通讯电路的输出端连接射频发射与接收电路的另一输入端，射频发射与接收电路的输出端连接天线装置；本实用新型不需要独立电源供电，不需要额外现场布线，应用于工业及民用现场的无源无线串口通讯系统。
文档编号G06F13/40GK202887184SQ20122060134
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者韩峰, 王汉军, 李彤, 周长春 申请人:中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司