1 无线抄表系统

一般的无线抄表系统主要包括两大类设备，如图1所示，一类是仪表(如水表、气表和电表等)，另一类是其他(如读表器或集中器等)。

仪表(气表、水表等)通常不能直接连接到主供电系统，一般采用电池供电，因此它们获得的能量是有限的。为了尽量降低功耗，仪表在大多数时间处于休眠模式，仅在很短的时隙中醒来发射数据；而读表器也从来不主动发送数据给处于休眠状态的仪表。双向通信是可行的，一般仪表在发送时隙完成后，进入接收时隙，这时读表器可以传送信息给仪表。更换仪表的成本相当高，因此为仪表供电的电池一般需要提供几年的能量，不同的国家可能有不同的要求。

无线抄表的寻址模式来源于有线抄表，仅仪表设备有地址，并且收发数据采用相同的地址。因此，读表器必须有一个仪表设备地址表，记录需要处理的所有仪表地址，这个过程一般在系统安装阶段进行。

通常无线抄表系统(见图2(d))可以完全替代有线抄表系统(见图2(a))，但是两种系统也能组合在一起，形成一个新系统(见图2(b)，图2(c))。

无线抄表标准(EN13757～4：2005)专注仪表和远程无线读表器之间的通信，利用ISM频段868～870 MHz进行无线数据传输。NEC电子公司的78K0／Lx3系列以其卓越的功耗轻松满足水表客户的严格要求。并且内部集成有很多实用模块，比如RTC，LCD驱动、LVI检测及10 b／16 b A／D转换器等，可以很方便地帮助客户快速构建高性价比的解决方案。无线抄表整体系统如图3所示。

2 遥控器接收框图

(1)遥控器接收移位寄存器(RMSR)

遥控器接收框图如图4所示。它是用于遥控器数据接收的8位寄存器。数据首先被存储在第7位。每次存储新数据时，存储数据移位到低位。因此，最新数据存储在第7位，第一个数据存储在第0位。

(2)遥控器接收数据寄存器(RMDR)

此寄存器保存遥控器接收数据。当遥控器接收移位寄存器(RMSR)溢出时，RMSR中的数据被发送到RMDR。第7位存储最后的数据，第0位存储第一个数据。数据从RMSR发送到RMDR的同时产生INTD-FULL。RMDR由8位存储器操作指令读取。

(3)遥控器移位寄存器接收计数器寄存器(RMSCR)

这是一个3位计数器寄存器，用于在遥控器接收完成(INTREND产生)时显示保存在遥控器接收移位寄存器(RMSR)中有效位的序号。此寄存器的读取值允许位序号的确认，即使接收到的数据不是8位的整数倍格式。RMSCR由8位存储器操作指令读取。

(4)遥控器接收DLL比较寄存器(RMDLL)

此寄存器用于检测遥控器引导脉冲(长边)的低电平。RMDLL由8位存储器操作指令设置。接收模式流程图如图5所示。

3 频率控制

为了设定所需的调谐频率，需要设定不同的内部寄存器，这可以通过手工计算每一个寄存器的设定值，也可以通过Silicon Labs提供的WDS工具或Excel计算器辅助计算。主要进行5个步骤的设定：

第1步：选择或设定调制类型，曼彻斯特编码，晶体精度，数据率，频率差。

第2步：设定载波频率，对于跳频应用，需要设定信道宽度和信号编号。

第3步：调制设定，对于GFSK／FSK，需要选择禁止或使能AFC，接收最大错误率；对于OOK，需要设定RX带宽。

第4步：根据需要选择FIFO模式设定或PH+FIFO模式设定。

第5步：在寄存器汇总页中，得到寄存器设定值。

4 其他功能

无线抄表方案还具有的基本功能如下：

基本计量功能 每0．1 m3写入一次数据。

LCD显示功能 显示错误信息、报警水量、剩余水量、透支水量等多项数据。

购水管理功能 支持出厂预置、购水、停水、水量查询、抄表等功能。

报警断水功能 当剩余水量达到报警水量时，阀门会自动关闭，提示用户购水。如果剩余水量为0，阀门关闭，但是重新插卡后，可以在预置透支水量范围内继续用水。如果用户透支的水量达到预置透支水量，则关闭阀门断水。

数据存储功能 本方案的数据存储有两种方式，一种是使用E2PROM来存储数据，另外一种是在NEC电子的FLASH存储器上可以实现E2PROM模拟功能，在NEC电子的微控制器内置的FLASH存储器中存储数据，达到和E2PROM同样的存储效果。通过NEC电子提供的库文件能够方便实现FLASH存储器的E2PROM模拟功能。

节电功能 将E2PROM和卡座的供电电源关闭，使其处于睡眠状态。NEC电子78K0／Lx3的LCD内部分压电阻阻值为60 kΩ左右，为了进一步降低功耗，采用330 kΩ的外部分压电阻。通过这些办法，该水表方案在待机模式下，整机功耗保持在1．8μA。

攻击防止功能 能够判断是否被攻击，如果处于受攻击状态则关闭阀门。软件上有很多处理，可以有效防止对微控制器的干扰。

透支水费计量 如果因为外部攻击或机械故障等原因阀门无法正常关闭，在用水时仍然计量透支水费。

自动除垢功能 每月自动开关阀门两次，以防止长期不使用的电机故障。

电池能力监测 使用内部的LVI模块监测电池电压，电压不足时及时报警，并关闭阀门，LCD上提示更换电池。

在本方案中暂时没使用RTC模块，但是从未来趋势看，阶梯式水费和管理部门对水资源消费统计方面的需求会越来越多，RTC的使用是大势所趋。在国外市场，RTC已经是必需模块。