CN206863936U - 无线表通信模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于远程抄表技术领域，具体涉及无线抄表通信模块，包括主控单元、电源单元、无线收发单元、阀门驱动单元、串口转换单元，无线收发单元采用Lora扩频调制模式，电源单元包括超低静态功耗的LDO、高效率的升压电路，以及升压电路前置的下行电路电源开关，阀门驱动单元包括低静态功耗的电机驱动电路、方向信号电路、阀门状态检测电路、阀门过流保护电路；串口转换单元与主控单元连接，提供多种接口，可与多种类型的表单元连接，包括：RS485接口、Mini‑Bus接口、PC‑TTL接口、Meter‑TTL接口、4‑20mA接口等，接口之间无干扰。无线表通信模块电路结构简单，功耗低，电路不易损坏。

Description

无线表通信模块

技术领域

本实用新型属于无线表技术领域，具体涉及无线表通信模块。

背景技术

目前市场上使用FSK、GFSK等调制技术作为短距离无线组网抄表的表较多，存在接收灵敏度不高，通信距离短、抗干扰能力弱等问题。

无线表由电池供电，要求功耗低，目前多采取选用低功耗的元器件以降低功耗，没有从电路设计、工作模式等因素考虑；传统的阀门驱动电路采用专用的电机驱动芯片或者四个三极管组成的H桥电路，静态电流偏大，输入与输出电压有压差大，驱动电路自身存在功率损耗。现有无线水表的电池实际使用时间不够长。

阀门状态检测电路通过读取阀门的到位开关状态以及开关时长来控制阀门的转动与停止，如果位置开关故障，或者电机卡死，存在长时间过流或短路情况，有可能损坏电路或者消耗电池大量的电能。

无线阀控水表由电池供电，功能单元与接口较多，使用器件较多，要求电源本身以及各功能单元、接口等的静态功耗要尽量低，除了选择超低功耗的器件外，在供电模式上应该有所改进：无线通信模块大部分时间处于休眠状态，即只有主控单元与无线收发单元需要长期供电，因此，需要有一个电源总开关控制其它功能单元的供电，以便充分节省电能。

市场上使用的表类型多，接口与通信协议各异，将现有的各种接口的有线表接入到无线网络，急需解决的是提供一种多接口兼容的无线表通信模块。

另外，在工作模式方面，一般采用休眠周期为1秒，每秒间隔唤醒接收无线信号，如果收不到信号则继续休眠。这种模式的优点是发送方发送的唤醒前导码时长只需1秒，传输速率相对较快；缺点是：唤醒频率相对较快，且通过接收的方式检测信号的时间相对较长，这样，整体耗电相对较大。鉴于此，需要一种新的工作模式在不降低传输速率的情况下，可以降低唤醒频率(延长唤醒周期)，同时还可以降低检测无线信号的时间。即降低整体功耗的同时，还不影响传输速率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供的无线表通信模块，实现了超长距离扩频通信、抗干扰性强、能最大限度降低电流消耗，电路结构简单，电路不易损坏。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案如下：

无线表通信模块，包括主控单元、电源单元、无线收发单元、阀门驱动单元、串口转换单元，电源单元、无线收发单元、阀门驱动单元、串口转换单元，均连接主控单元，所述的无线收发单元采用Lora扩频调制模式，电源单元包括超低静态功耗的LDO稳压电路、电源、升压电路及升压电路前置的下行电源总开关电路，LDO稳压电路、下行电源开关电路连接电源、下行电源开关电路连接升压电路，LDO稳压电路、升压电路连接主控单元，阀门驱动单元包括低静态功耗的阀门电机驱动电路、方向信号电路、阀门状态检测电路、阀门过流保护电路，阀门电机驱动电路、方向信号电路、阀门状态检测电路、阀门过流保护电路均连接主控单元，串口转换包括RS485接口、Mini-Bus接口、PC-TTL接口、Meter-TTL接口、4-20mA接口，本通信模块具有功耗低、灵敏度高、抗干扰能力强等特点，提供多种接口，兼容多种类型接口的表单元(水表、电表、气表等)，接口之间无干扰，无线表通信模块电路结构简单，功耗低，电路不易损坏，采用LORA扩频调制技术，灵敏度超过-148dBm，射频功率最高可达+20dBm；实现了超长距离扩频通信、抗干扰性强、能最大限度降低电流消耗，解决了传统解决方案无法同时兼顾距离、抗干扰和功耗的问题。

进一步的，所述的电源为3.6V电池，所述的LDO稳压电路为3.3V LDO稳压电路，3.3V LDO稳压电路由XC6206三端稳压器、两个47Uf钽电容组成，提供稳定的3.3V电压，为主控单元供电，3.3V LDO稳压电路选择XC6206三端稳压器，效率达95％以上，静态电流低于1uA，3.3V LDO稳压电路输入端连接3.6V电池，其输出端连接主控单元，下行电源总开关电路由两个MOS管组成，下行电源开关电路输入端连接3.6V电池，其输出端连接主控单元、升压电路，受主控单元控制，为12V升压电路、阀门驱动单元、以及RS485、Mini-Bus、4-20mA等接口电路供电，即无线阀控水表待机时，彻底关闭下行电源，充分节省电能，升压电路为3.6Vto12V升压电路，升压电路输出端连接主控单元，3.6Vto12V升压电路由TPS61040升压芯片构成，效率达95％以上。

进一步的，所述的阀门电机驱动电路为由四个MOS管组成的H桥电路，阀门电机驱动电路连接主控单元，所述的方向信号电路由两个NPN三极管组成，方向信号电路输入端连接主控单元，方向信号电路输出端连接阀门电机驱动电路，方向信号电路控制驱动电路的输出电流方向，即实现控制阀门正转与反转，H桥电路导通时输入输出端压降低于0.1V，截止时电流低于0.1uA，超低的静态功耗，所述的阀门过流保护电路由电压比较器、电机电流取样电阻组成，取样电阻连接电压比较器正向输入端，电压比较器输出端连接主控单元，过流时，由主控单元关闭阀门驱动电路；所述的阀门状态检测电路一端连接阀门状态开关，一端连接主控单元，主控单元检测阀门开、关状态。

所述的阀门状态检测电路由两个200K的电阻组成，每个电阻分别与阀门状态开关和主控单元相连，同时阀门状态开关的一端与地相连，主控单元检测阀门状态开关一端的电压高低从而判断阀门所处的开关状态，从而控制阀门驱动的方向、以及启动与停止，电路简单、耗电低。所述的阀门过流保护电路由电压比较器、电机电流取样电阻组成，取样电阻连接电压比较器正向输入端，电压比较器输出端连接主控单元，当电机电流超过设定的阀值时(过流)，电压比较器输出端电压将翻转，主控单元立即关闭阀门驱动电路；避免了电机卡死、阀门状态开关故障等情况造成过流时，损坏电路或耗尽电池电量。

进一步的，所述的串口转换单元输入端通过TTL与主控单元连接，首先输出两路TTL电平信号，一路连接PC-TTL接口，一路连接Meter-TTL接口；所述的串口转换单元与Mini-Bus电路连接，实现TTL电平信号与Mini-Bus信号的转换；所述的串口转换单元与RS-485电路连接，实现TTL电平信号与RS485信号的转换；所述的串口转换单元与4-20mA电路连接，实现TTL电平信号与4-20mA信号的转换。

所述的串口转换单元由6只二极管组成，电路简单，无功率损耗；前端通过TTL电平与主控单元串口相连，后端输出5路互不干扰的TTL电平信号，分别连接到Mini-bus收发电路、RS-485收发电路、4-20mA接口电路，以及Meter-TTL接口、PC-TTL接口。可连接Mini-Bus、RS-485、TTL接口类型的表单元，可以与4-20mA接口的压力变送器连接，PC-TTL接口与PC计算机相连，实现无线表的参数设置。这样可以方便地把现有的多种接口类型的有线表单元接入无线网络。

进一步的，无线收发单元与主控单元的通讯方式为SPI，无线收发单元由无线收发器电路、收发切换电路、射频发送回路、射频接收回路构成，主控单元通过SPI总线与无线收发器相连传送数据，并控制无线收发器唤醒与休眠，主控单元与收发切换开关电路相连，控制无线收发器发送和接收数据，收发切换电路一端连接主控单元，其另一端连接射频发送回路、射频接收回路，射频发送回路、射频接收回路连接无线收发器电路，所述的无线收发器电路由SX1278无线收发器、晶振Q1、电容C3、C4、C5、C8、C9构成，C3、C4、C5的一端分别与无线收发器连接，C3、C4、C5的另一端分别接地，晶振Q1与C8串联后与C9并联接入无线收发器，C8、C9另一端分别接地，所述的收发切换电路由射频开关、电阻R3、R2构成，电阻R3一端连接射频开关的VDD支脚，其另一端连接主控单元，电阻R2一端连接射频开关的CTRL支脚，其另一端连接主控单元，射频开关的RFC支脚依次串联电容C25、电感L8、SMA接头，射频开关的RF1支脚连接射频接收回路，射频开关的RF2支脚连接射频发送回路，收发单元采用SEMTECH公司的SX1278收发器，采用LORA扩频调制技术，灵敏度超过-148dBm，射频功率最高可达+20dBm；实现了超长距离扩频通信、抗干扰性强、能最大限度降低电流消耗，解决了传统解决方案无法同时兼顾距离、抗干扰和功耗的问题。

进一步的，所述的主控单元为MCU，MCU的型号为PIC16F887，休眠电流低于1uA，超低功耗；休眠期间，关闭外围电路供电，整个水表电路耗电低于5uA；具体工作模式为：MCU上电初始化后，进入休眠，节省电能。只有外部事件触发(串口收到数据，或者定时器溢出)时，MCU从休眠中唤醒，处理完相关事件后，再次进入休眠。

进一步的，流程控制方面：MCU待机模式采用5秒休眠，每间隔5秒，由外置32.768KHz晶振组成的定时器溢出触发MCU唤醒，再由MCU唤醒无线收发器，无线收发器启动CAD模式(活动信号检测)检测是否收到前导码，没有信号，则进入下一个休眠周期；相比传统1秒的休眠周期，整个模块的待机期间的耗电将减少80％；相比启动接收模式检测信号，CAD检测时间更短，耗电更少。另外，休眠时间延长，发送的唤醒前导码也需要延长，收发时间相应加长，传输速率减慢，解决方案是：批量抄表时，首次唤醒采用5秒周期，批量抄表工作期间，MCU切换到1秒休眠周期，批量抄表完成后，再恢复到5秒周期。兼顾了降低能耗与传输速率的矛盾。3.6V3600mAH的电池可以工作10年，无线传输速率不低于1200比特/每秒。

本实用新型的有益效果是：采用上述方案，整个无线阀控水表电路的功耗能够有效控制，实现低功耗、高接收灵敏度、远距离的无线通信；多种接口兼容，可适应不同类型的表单元接入无线网络；各功能单元电路配置有前置总开关，最大限度降低了功耗；阀门驱动电路具有超低静态电流、超低压差损耗特征，过载保护电路有效避免了电池损耗及电路损坏。软件设计方面，延长MCU休眠周期，缩短无线信号侦测时间，充分降低功耗的同时，不降低无线传输速率。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本实用新型前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。

图1为本实用新型无线表通信模块的原理框图。

图2为本实用新型LDO稳压电路图。

图3为本实用新型下行电源总开关电路图。

图4为本实用新型升压电路图。

图5为本实用新型无线收发器电路图。

图6为本实用新型电机驱动电路图。

图7为本实用新型阀门过流保护电路图。

图8为本实用新型图主控单元及信号转换模块电路图。

图9为本实用新型Mini-Bus收发电路图。

图10为本实用新型电流变化检测电路图。

图11为本实用新型RS-485电路图。

图12为本实用新型压力变送器接口电路图。

图13为本实用新型无线表通信模块工作流程图。

图14为本实用新型的串口接收数据事件处理流程图。

图15为本实用新型的无线数据接收事件处理流程图。

图16为本实用新型的“读表”子程序流程图

图17为本实用新型的“开关阀门”子程序流程图

图18为本实用新型的“设地址”子程序流程图。

图19为本实用新型的“设频率”子程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参照图1所示，无线表通信模块包括主控单元、电源单元、无线收发单元、阀门驱动单元、串口转换单元，主控单元为MCU，MCU型号选用MICROCHIP公司的PIC16F887，电源单元包括电源、LDO稳压电路、下行电源总开关电路、升压电路，电源连接LDO稳压电路、下行电源总开关电路，下行电源总开关电路连接升压电路、主控单元，LDO稳压电路、升压电路连接主控单元。

参照图2所示，所述的电源为3.6V锂电池，LDO稳压电路输入端连接电源，LDO稳压电路由LDO、电解电容E1、E2构成，LDO的Vin端连接3.6V锂电池正极，LDO的接地端连接3.6V锂电池负极，且LDO的接地端为公共接地端，LDO的Vout端连接MCU的VDD引脚，电容E1并联在LDO的Vin端与LDO的接地端，电容E1的正极端连接LDO的Vin端，电容E2并联在LDO的Vout端与LDO的接地端，电容E2的正极端连接LDO的Vout端，LDO稳压电路将电源3.6V转化为主控单元的3.3V工作电压，LDO的Vin端与电容E1并联处还连接下行电源总开关电路。

参照图3所示，下行电源总开关电路由Poms管、Noms管组成，高电平打开，低电平关闭，Noms管D极、Poms管G极并联后再串联一电阻R16与LDO的Vin端与电容E1并联处连接，Noms管S极接地，Noms管G极串联电阻R21后与主控单元的VDD ON引脚连接，Poms管D极连接升压电路。

参照图4所示，升压电路为3.6Vto12V升压电路，升压电路由升压转换器、电感L9、二极管D5、电阻R36、R37、R25、R26、电解电容E3、E6、电容C33、C41、C42、三极管Q5构成，升压转换器采用TPS61040，下行电源总开关电路输出端与电解电容E3并联接入升压转换器的VIN、EN引脚，电解电容E3另一端接地，电感L9一端与升压转换器的VIN、EN引脚连接，另一端与升压转换器的SW引脚连接，升压转换器的SW引脚串联二级管D5后与电阻R36并联后接入三极管Q5集电极，升压转换器的GND引脚接地，电阻R37串联电容E4后与电阻R36并联接入三极管的集电极，电阻R36、R37的另一端并联后接入升压转换器的FB引脚，电容C33并联在电阻R36处，电容C41并联在电阻R37处，电阻R26、R25串联，其一端接地另一端与三极管集电极连接，电容与电阻R26并联后接入三极管Q5基极，电容E6正极与三极管Q5发射极连接，负极接地，三极管Q5发射端为升压电路输出端连接主控单元，在升压电路作用下将3.6V升压至12V，为下行电路供电，三极管在电路中起滤波作用，降低输出电压的波纹，无线表通信模块采用3.6V锂电池供电，电源模块简单，实现了主控单元的长期供电、无线收发器长期供电，主控单元及无线收发器长期供电处于待机转态，通过软件控制无线收发单元长时间休眠与短时间定时轮询唤醒，有效控制无线部分的功耗，实现低功耗、高接收灵敏度、远距离短距离的无线通信，主控单元可通过下行电源总开关电路对其他电路进行选择性供电，整个电路休眠电流5uA，平均待机电流不超过25uA，消耗小，有效降低了能耗，实现了超低功耗设计，MCU中的软件为嵌入式的软件，运行时不需要其他软件的支持，可以与多种接口类型的表连接，控制阀门开关，读取阀门状态，并控制无线收发器向上行设备收发数据。

无线收发单元与主控单元的通讯方式为SPI，无线收发单元由无线收发器电路、收发切换电路、射频发送回路、射频接收回路构成，无线收发器电路连接主控单元，收发切换电路一端连接主控单元，其另一端连接射频发送回路、射频接收回路，射频发送回路、射频接收回路连接无线收发器电路。

参照图5所示，所述的无线收发器电路由SX1278无线收发器、晶振Q1、电容C3、C4、C5、C8、C9构成，电容C3、C4、C5的一端分别与无线收发器连接，C3、C4、C5的另一端分别接地，晶振Q1与C8串联后与C9并联接入无线收发器，C8、C9另一端分别接地，所述的收发切换电路由射频开关、电阻R3、R2构成，电阻R3一端连接射频开关的VDD引脚，其另一端连接主控单元，电阻R2一端连接射频开关的CTRL支脚，其另一端连接主控单元，射频开关的RFC支脚依次串联电容C25、电感L8、SMA接头，射频开关的RF1支脚连接射频接收回路，射频开关的RF2支脚连接射频发送回路，无线收发单元的工作状态由主控单元控制，采用LORA扩频调制技术，电路简单，通过主控单元的软件控制，无线收发单元可长时间休眠与短时间定时轮询唤醒，有效控制无线部分的功耗，实现低功耗、高接收灵敏度、远距离的短距离无线通信。

所述的阀门驱动单元包括电机驱动电路、阀门过流保护电路、阀门状态检测电路，所述的阀门状态检测电路连接阀门与主控单元，参照图6所示，所述的电机驱动电路由四个MOS管组成的H桥电路模块、方向信号电路构成，H桥电路模块的VDD端连接主控单元，H桥电路模块的D+、D-连接阀门电机，方向信号电路连接主控单元与H桥电路模块，方向信号电路由两个NPN型三极管VT 1、VT 2并联构成，VT 1、VT 2的发射极并联后接地，VT 1基极串联电阻R17后连接主控单元形成一控制信号端IN1，VT 1集电极连接H桥模块一控制端D+、D-中任一个为H桥模块提供方向信号IN1-1，VT 2基极串联电阻R19后连接主控单元形成另一控制信号端IN2，VT 2集电极连接H桥模块另一控制端，为H桥模块提供方向信号IN2-1，VT 1集电极连接串联电阻R18后与VT 2集电极串联电阻R20后并联接入主控单元，主控单元的控制信号通过H桥模块，使阀门电机向相应方向转动，实现阀门的关闭与开启，由MCU控制阀门转动方向，以便于对水边进行读表等操作，H桥电路模块还连接一电机电流取样电阻R32，电机电流取样电阻R32连接阀门过流保护电路，

参照图7所示，阀门过流保护电路由电压比较器、测流单元构成，测流单元电源端连接主控单元，测流单元输出端连接电压比较器正向输入端，测流单元由三极管Q6、电阻R28、R29、电容C47、二极管D10构成，电容C47、二极管D10并联，其一端接地另一端与三极管Q6基极连接，三极管Q6集电极连接主控单元，电阻R28与三级管Q6集电极、基极并联，三极管Q6发射极串联电阻R29后接入电压比较器，电压比较器负相输入端连接电机电流取样电阻R32，电压比较器输出端连接主控单元，取样电阻电流过大时，比较器翻转，输出信号PG，连到MCU，由MCU控制切断电源，以保护电路，避免电流损坏，同时避免消耗电池电能，起到过流保护作用，阀门状态检测电路由微动开关构成，微动开关设置在阀门内，检测阀门的开启与关闭，阀门开启后向主控单元发送阀门开启信号，阀门闭合后向主控单元发送闭合信号，以便于后续的读表操作，电路中的OPEN与CLOSE为阀门状态信号，与MCU相连，Heard 5为阀门线连接端口。阀门驱动电路实现了超低静态电流、超低压损耗，具体为阀门关闭时，阀门驱动电路消耗的小于0.1微安；阀门打开时，阀门驱动电路输出电压与输入电压之间的压差小于0.1V。

所述的串口转换单元由信号转换模块、串口模块构成，信号转换模块一端连接主控单元另一端连接串口模块，参照图8所示，信号转换模块由发送信号转化电路、接收信号转化电路构成，发送信号转化电路输入端、接收信号转化电路输出端连接主控单元，发送信号转化电路输出端、接收信号转化电路输入端连接串口模块，发送信号转化电路由一个转化模块D3构成，转化模块D3由两个并联的二极管构成，两个二极管负极并联接入MCU的TXD引脚，一二极管正极为TX Down信号路，另一二级正极为TX PC信号路，TX Down信号路的二极管正极并联电阻R10，电阻R10另一端连接LDO稳压电路，TX PC信号路的二极管正极并联电阻R11，电阻R11另一端连接LDO稳压电路，输入3.3V电压，MCU的TXD信号经转化为TX_DOWN和TX_PC信号，分别发送到下行表端和上行PC，接收信号转化电路由两个转化模块D1、D2及电阻R13、R15、二极管D11构成，转化模块D1、D2均由两个并联的二极管构成，转化模块D1、D2与电阻R24并联，转化模块的正极朝向电阻R24一侧，电阻R24另一端连接MCU的RXD引脚，转化模块D2的一个二极管负极为RX 485信号端，转化模块D1另一个为二极管负极RX Minibus信号端，转化模块D2的一个二极管负极为RX PC信号端，转化模块D2另一个为二极管负极RXTTL信号端，电阻R24串联电阻R15后连接LDO稳压电路，电阻R13一端与RX PC信号端连接，其另一端连接二极管D11负极，二极管D11正极连接MCU的RXD引脚，信号转换模块还连接有Meter-TTL接口模块、PC-TTL接口模块，Meter-TTL接口模块、PC-TTL接口模块对应与RX TTL信号端、RX PC信号端连接，来自下行表端和上行PC的信号经转换后，发送到MCU，图中，Hearder 4PC接口与上行PC相连，用于设置模块参数，Hearder 3TTL接口与TTL通信模式的表相连，水表与主控单元MCU间通过串口转换单元进行信息连接。

串口模块由并联的Minibus收发电路、RS-485电路、4-20mA接口电路构成，Minibus收发电路如图9所示，Heard 2为Minibus输出端口，与Mininbus接口相连，Minibus收发电路连接升压电路，提供该电路12V的工作电压，来自串口的发送信号TX_Down经Q3、Q7后，转变为电压变化信号发送到表端，该电路还连接有电流变化检测电路，电流变化检测电路如图10所示，电流变化检测电路连接MCU，来自表端的电流变化信号经电压比较器U12后转变为TTL电平信号，由MCU接收，进行表端电流的检测，避免电路的损坏。

RS-485电路如图11所示，MAX3485ESA为工作于3.6V的RS485收发芯片，Heard 4是RS-485接口端子，与RS-485表端相连。

图12所示为压力变送器接口电路，+12V为压力变送器供电，R5为供电电流取样电阻，信号端MPM_AD与MCU连接，测定R5电压，从而计算回路电流，并计算压力大小，U13为三端稳压器，提供A/D转换基准电压。具有多种接口，可与多种类型的表进行对接，实现组网。

比如将本无线表通信模块应用在水表上，加将水表本无线表通信模块的对应接口连接，无线收发单元连接水表的天线，水表的读码模块比如光电识别单元连接主控单元，阀门电机与本通信模块的阀门电机驱动电路连接，首先，水表采用LORA扩频调制技术，无线部分外围电路简单，通过软件控制：长时间休眠与短时间定时轮询唤醒，有效控制无线部分的功耗，实现低功耗、高接收灵敏度、远距离的短距离无线通信，内置多种接口，可适应不同类型的表，接入无线网络，接口转换电路的设置，实现了多种接口并存，解决了接口电平不同，存在接口间互相干扰的问题，阀门驱动电路实现了超低静态电流、超低压损耗，过载保护电路可保护电路避免损伤，设置下行电路总开关电路，且该开关具备超低静态功耗的特征，使用时供电，不用则不供电，有效的降低了能耗。

本通信模块应用在无线水边中，其工作主流程：主控单元MCU上电初始化后，进入休眠，节省电能。只有外部事件触发(串口收到数据，或者定时器溢出)时，MCU从休眠中唤醒，处理相关事件后，再次进入休眠。其工作流程参见图13所示，

1)初始化：MCU上电后，或者重启后，先完成初始化。初始化主要工作主要包括：数字端口、模拟端口的配置、主频、波特率、看门狗、定时器等参数设置；无线电路复位、休眠等。

2)MCU初始化后，先检查串口是否收到完整的数据、如果收到完整的整数据帧，进入外部事件处理流程(外部事件包括读表、设地址、设频率、阀门控制)，处理完后返回，进入下一步工作。

3)完成串口事件检测后，打开无线接收，检测是否有无线数据接收，如果收到完整的无线整数据帧，进入外部事件处理流程，处理完成后返回，并立即进入休眠。

4)定时器事件设置1秒，定时器溢出将唤醒MCU工作；串口收到收据后，也将唤醒MCU工作；MCU唤醒后，执行上述2)和3)步，完成后进入休眠。如此反复循环。

串口接收数据事件处理流程：无线表通信模块直接与上位机串口相连，实现读表、设地址、设频率、开关阀门等任务。串口收到完成的数据帧后，MCU调用“串口接收数据外部事件处理流程”。其处理流程参照图14：

1)MCU收到完整数据帧后，先检查接收的地址信息是否与本机地址一致，不一致，则结束处理流程，返回主流程。如果地址一致，则进入下一步；

2)MCU判断接收数据帧中的指令类型(主要包括：读表、设地址、设频率、开关阀门等指令)，根据指令类型分别调用相应的子程序，处理相应子任务；

3)MCU根据指令类型完成相应子任务后，向上位机返回数据帧。并结束本事件处理流程，并返回到主流程程序。

无线数据接收事件处理流程：无线表通信模块通过无线接收上位机指令，实现读表、设地址、设频率、阀门开关等任务。通过无线收到完成的数据帧后，MCU调用“无线数据接收事件处理流程”，其流程参照图15所示：

1)MCU收到完整数据帧后，先检查接收的地址信息是否与本机地址一致，不一致，则结束处理流程，返回主流程。如果地址一致，则进入下一步；

2)MCU判断接收数据帧中的指令类型(主要包括：读表、设地址、设频率、阀门开关等指令)，根据指令类型分别调用相应的子程序，处理相应子任务；

3)MCU根据指令类型完成相应子任务后，启动无线发送，向上位机返回数据帧。并结束本事件处理流程，并返回到主流程程序。

外部事件包括读表、设地址、设频率、开关阀门，其中“读表”子程序流程参照图16所示：无线表通信模块可与多种接口类型的表连接，收到读表指令后，先打开下行电源开关，对表端电路供电，发送读表指令，接收返回数据，处理数据后关闭下行供电开关。返回上级流程程序。

“开关阀门”子程序流程参照图17所示：无线表通信模块直接控制阀门驱动电路，收到开关阀门指令后，打开下行电源开关，向阀门电机供电，并实时检测阀门开关状态，阀门开关到位后，及时关闭供电开关。

“设地址”子程序流程参照图18所示：通过上位机指令，修改表地址，表地址存贮在Flash中。

“设频率”子程序流程参照图19所示：通过上位机指令，修改表频率，表频率参数存贮在Flash中。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.无线表通信模块，包括主控单元、电源单元、无线收发单元、阀门驱动单元、串口转换单元，电源单元、无线收发单元、阀门驱动单元、串口转换单元，均连接主控单元，其特征在于：所述的无线收发单元采用Lora扩频调制模式，电源单元包括超低静态功耗的LDO稳压电路、电源、升压电路及升压电路前置的下行电源总开关电路，LDO稳压电路、下行电源开关电路连接电源、下行电源开关电路连接升压电路，LDO稳压电路、升压电路连接主控单元，阀门驱动单元包括低静态功耗的阀门电机驱动电路、方向信号电路、阀门状态检测电路、阀门过流保护电路，阀门电机驱动电路、方向信号电路、阀门状态检测电路、阀门过流保护电路均连接主控单元，串口转换单元包括RS485接口、Mini-Bus接口、PC-TTL接口、Meter-TTL接口、4-20mA接口。

2.根据权利要求1所述的无线表通信模块，其特征在于：所述的电源为3.6V电池，所述的LDO稳压电路为3.3V LDO稳压电路，3.3V LDO稳压电路由XC6206三端稳压器、两个47Uf钽电容组成，3.3V LDO稳压电路输入端连接3.6V电池，其输出端连接主控单元，下行电源总开关电路由两个MOS管组成，下行电源开关电路输入端连接3.6V电池，其输出端连接主控单元、升压电路，升压电路为3.6Vto12V升压电路，升压电路输出端连接主控单元，3.6Vto12V升压电路由TPS61040升压芯片构成。

3.根据权利要求1所述的无线表通信模块，其特征在于：所述的阀门电机驱动电路为由四个MOS管组成的H桥电路，阀门电机驱动电路连接主控单元，所述的方向信号电路由两个NPN三极管组成，方向信号电路输入端连接主控单元，方向信号电路输出端连接阀门电机驱动电路，所述的阀门过流保护电路由电压比较器、电机电流取样电阻组成，取样电阻连接电压比较器正向输入端，电压比较器输出端连接主控单元，所述的阀门状态检测电路一端连接阀门状态开关，一端连接主控单元。

4.根据权利要求1所述的无线表通信模块，其特征在于：所述的串口转换单元输入端通过TTL与主控单元连接，所述的串口转换单元与Mini-Bus电路连接，所述的串口转换单元与RS-485电路连接，所述的串口转换单元与4-20mA电路连接。

5.根据权利要求1所述的无线表通信模块，其特征在于：无线收发单元与主控单元的通讯方式为SPI，无线收发单元由无线收发器电路、收发切换电路、射频发送回路、射频接收回路构成，无线收发器电路连接主控单元，收发切换电路一端连接主控单元，其另一端连接射频发送回路、射频接收回路，射频发送回路、射频接收回路连接无线收发器电路，所述的无线收发器电路由SX1278无线收发器、晶振Q1、电容C3、C4、C5、C8、C9构成，C3、C4、C5的一端分别与无线收发器连接，C3、C4、C5的另一端分别接地，晶振Q1与C8串联后与C9并联接入无线收发器，C8、C9另一端分别接地，所述的收发切换电路由射频开关、电阻R3、R2构成，电阻R3一端连接射频开关的VDD支脚，其另一端连接主控单元，电阻R2一端连接射频开关的CTRL支脚，其另一端连接主控单元，射频开关的RFC支脚依次串联电容C25、电感L8、SMA接头，射频开关的RF1支脚连接射频接收回路，射频开关的RF2支脚连接射频发送回路。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的无线表通信模块，其特征在于：所述的主控单元为MCU，MCU的型号为PIC16F887。