专利名称：无线编程和通讯系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业控制领域的可编程控制器的无线编程和通讯系统，该系统能 适应各种点对点、点对多点的无线数据通信方式。
背景技术：
在工业控制领域，针对可编程控制器的传统编程和通讯系统多为有线编程和通讯 系统，通常存在适应范围小，安装、使用不便，性价比低、稳定性差等问题。而常规的无线通 讯，也基本上是通过常规的协议如Modbus协议，不能支持可编程控制的专用协议，如西门 子的S7-200可编程控制器的PPI协议，三菱的FX系列的0178协议等；而各家可编程控制 器的编程软件和可编程控制器之间的通讯通常对于可编程控制器的实时响应要求高，对于 误码要求也是十分的严格，尚无通过本机的编程口进行上下载程序，都用有线的编程适配 器进行编程通讯。
发明内容本实用新型的目的是提供一种无线编程和通讯系统，通过收发一体的无线通讯模 块采用无线方式进行点对点、点对多点的无线数据通信方式，采用空中加速技术，可以有效 地克服现有技术存在的不足，并且直接可以采用可编程控制器的编程软件和组态软件进行 编程和组态，无需在可编程控制器上再写专用的通讯程序和在组态软件上增加对串口的读 写程序编制，大量节省软件开发的成本和时间的同时，节省通讯线的布置，从而节省开发费 用、建设费用以及将来的维护费用。实现本实用新型的技术方案是这种无线编程和通讯系统包括计算机、可编程控制器、收发一体通讯模块、天线，其中可编程控制器经收发一体通讯模块接天线，计算机经 收发一体通讯模块接天线。两者之间实现可靠、稳定、节省成本和安全的无线编程和数据通 讯。该技术方案还包括所述收发一体通讯模块包括射频开关、微控制器、双频率合成器、双VCO模块、 MODEM模块、混频/检波模块、射频发送放大器、射频接收放大器、天线，其中射频开关经微 控制器、双频率合成器接双VCO模块，要传输的数据通过MODEM模块再分别经射频发送放大 器和射频接收放大器接天线。所述收发一体通讯模块U2与微处理器Ul连接，其中收发一体通讯模块U2脚2、3、 4、10、11分别与微处理器Ul脚17、16、4、18、19连接，微处理器Ul脚9、10之间还跨接晶振 Yl0所述可编程控制器经串口 RS485/RS232/TTL与所述收发一体通讯模块连接；所述 计算机经串口 USB/RS232与收发一体通讯模块连接。所述收发一体通讯模块的工作频段包括433MHz、230MHz、868MHz、2. 4GHz等的无 线收发芯片。[0010]本实用新型具有的有益效果本收发一体无线通讯模块采用先进的频率合成技 术，CPU锁相环控制，可编程控制器(PLC)和上位计算机的无线编程以及无线数据通讯，能 适应各种点对点、点对多点的无线数据通信方式，具有通过无线方式完全隔离现场危险信 号，收发一体、安装方便、维护成本低、使用简单、性价比高、稳定可靠等特点，将给工业控制 带来一个全新的技术创新产品。
图1是本实用新型的可编程控制器进行上载和下载示意图。图2是本实用新型的可编程控制器和计算机之间进行数据通讯示意图。图3是本实用新型的无线通讯模块方框图。图4是本实用新型的电路图。图中1天线、2收发一体通讯模块、3可编程控制器、4计算机。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明如图所示，本系统由天线1、收发一体通讯模块2、可编程控制器3、计算机4组成。 其中收发一体通讯模块2由射频开关、微控制器、双频率合成器、双VCO模块、MODEM模块、 混频/检波模块、射频发送放大器、射频接收放大器、天线组成。工作原理本无线通讯模块在使用中，频率设置工作由模块内的微控制器来处理，加电后模 块先处于接收状态，天线接收的射频信号经放大，混频，检波后，送入MODEM，由MODEM还原 出发射端发出的数字信号。当需要进行发射时，数字信号先进入MODEM，由MODEM产生相应 的FSK或MSK信号，去调制发射VCO并产生所需的射频信号，经射频功放由天线发射出去。本无线通讯模块采用双压控振荡器(VCO)来分别产生用于接收和发射的射频信 号，可实现接收和发射之间的快速转换。采用ATMEGA48V-10PI的微处理器，和RF12B的收发一体的射频模块为无线通讯的 电路。ATMEL爱特梅尔AVR微控制器ATMEGA48V-10PI是基于AVR增强型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，ATMEL爱特 梅尔AVR微控制器ATmega48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。AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都 直接与算术逻辑单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独 立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10 倍的数据吞吐率。[0023]ATMEL爱特梅尔AVR微控制器ATmega48有如下特点4K字节的系统内可编程Flash (具有在编程过程中还可以读的能力，即Rffff)，256 字节EEPR0M，512字节SRAM，23个通用1/0 口线，32个通用工作寄存器，三个具有比较模式 的灵活的定时器/计数器(T/C)，片内/外中断，可编程串行USART，面向字节的两线串行接 口，一个SPI串行端口，一个6路10位ADC (TQFP与MLF封装的器件具有8路10位ADC)，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，以及五种可以通过软件选择的省电模式。空闲模式 时CPU停止工作，而SRAM、T/C、USART、两线串行接口、SPI端口以及中断系统继续工作；掉 电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作，寄存器的 内容则一直保持；省电模式时异步定时器继续运行，以允许用户维持时间基准，器件的其他 部分则处于睡眠状态；ADC噪声抑制模式时CPU和所有的I/O模块停止运行，而异步定时器 和ADC继续工作，以减少ADC转换时的开关噪声；Standby模式时振荡器工作而其他部分睡 眠，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力。RF12B是一款高集成的FSK收发IC，其内部集成了所有RF收发功能模块电路，夕卜 围只须一个MCU，一个晶振，一个旁路电容和一个外置天线就可组成一个带有PLL技术的高 可靠性的收发系统，具有设计简单，生产无需调试的特点。可工作在433/868/915MHZ三个 频段。其高功率输出和高灵敏度接收的特点。RF12B还集成了一个数字接口，轻易实现由 MCU通过软件设置，就可精确调整各种射频参数(如收发转换，中心频点，发射频偏，发射功 率，调制方式，传输率，接收带宽等)，而无需调整硬件电路，可轻易实现跳频功能。RF12B可 应用于各种无线局域网，PC周边通迅。无线防盗和报警系统，无线传感器，无线键盘和鼠标， 家居自动化遥控，无线高速数据采集系统，无线玩具等场合。特点 工作电压 2. 2V 到 3. 6V ； 功率输出大小可设置； 工作频段为433MHz ； 静态功耗电流0. 3 μ A ； 高传输数率，FSK模式可达19. 2Kbps ； 工作温度-20到+65度； 高集成度，外围零件少，成本低； 设计简单，生产无需调试； 抗干扰能力强； 通过软件设置各种射频参数(如中心频点，频偏，发射功率，调制方式，传输率 等)，无需调整硬件电路，可轻易实现跳频功能； 发射时天线自动匹配，确保手持时或周围环境变化时仍然有最高发射功率； 提供可编程外部MCU时钟信号；· FSK调制方法； 低电压检测 发射时提供位同步模式大大降低了由于同步发射而对MCU的速度要求。本系统可以用于各种需要采用自动化控制器的领域中，包括电力调度、水利工程、 港口码头、移动工程机械、物流仓库、大型建筑工地、采油输油测控、油井水井计量、水情水 文监测、气象资料传输、环保监测设备、地震监视网络、食品饮料灌装设备、高速公路管理、 调度控制、集群通讯、智能大厦、无线信标、江河航运、地质勘探、交通运输等各领域。凡是需要和可编程控制器进行通讯的场合均可以使用。
权利要求一种无线编程和通讯系统，其特征是包括计算机、可编程控制器、收发一体通讯模块、天线，其中可编程控制器经收发一体通讯模块接天线，计算机经收发一体通讯模块接天线。
2.如权利要求1所述的无线编程和通讯系统，其特征是所述收发一体通讯模块包括射 频开关、微控制器、双频率合成器、双VCO模块、MODEM模块、混频/检波模块、射频发送放大 器、射频接收放大器、天线，其中射频开关经微控制器、双频率合成器接双VCO模块，要传输 的数据通过MODEM模块再分别经射频发送放大器和射频接收放大器接天线。
3.如权利要求1或2所述的无线编程和通讯系统，其特征是所述收发一体通讯模块U2 与微处理器Ul连接，其中收发一体通讯模块U2脚2、3、4、10、11分别与微处理器Ul脚17、 16、4、18、19连接，微处理器Ul脚9、10之间还跨接晶振Yl。
4.如权利要求1所述的无线编程和通讯系统，其特征是所述可编程控制器经串口 RS485/RS232/TTL与所述收发一体通讯模块连接；所述计算机经串口 RS232/USB与收发一 体通讯模块连接。
5.如权利要求1所述的无线编程和通讯系统，其特征是所述收发一体通讯模块的工作 频段包括433MHz或230MHz或868MHz或2. 4GHz的无线收发芯片。
专利摘要一种无线编程和通讯系统，包括计算机、可编程控制器、收发一体通讯模块、天线，其中可编程控制器经收发一体通讯模块接天线，计算机经收发一体通讯模块接天线。所述收发一体通讯模块包括射频开关、微控制器、双频率合成器、双VCO模块、MODEM模块、混频/检波模块、射频发送放大器、射频接收放大器、天线，其中射频开关经微控制器、双频率合成器接双VCO模块，要传输的数据通过MODEM模块再分别经射频发送放大器和射频接收放大器接天线。
文档编号H04B1/38GK201589964SQ20092026185
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者吴益宇 申请人:深圳市赛远自动化系统有限公司