本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee的無線抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著建設(shè)國家智能電網(wǎng)概念的提出,智能電表開始成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),其核心是遠(yuǎn)程自動抄表技術(shù)。本文提出了基于ZigBee技術(shù)的無線抄表解決方案,該方案能夠很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)抄表的缺陷。ZigBee作為一種新興的短距離無線通信技術(shù),其低成本、低功耗的獨(dú)特優(yōu)勢,特別適用于對速率要求較低的工業(yè)控制領(lǐng)域。首先,論文研究了ZigBee技術(shù),詳細(xì)介紹了其協(xié)議棧、三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及路由協(xié)議。在此基礎(chǔ)上,對無線抄表系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),明確論文研究的主要內(nèi)容是集中器與電表之間的無線數(shù)據(jù)通信。隨后著重介紹了集中器在470MHz工作頻段下采用路由主動方式進(jìn)行抄表的流程設(shè)計(jì)。該抄表系統(tǒng)可以利用現(xiàn)有儀表,以節(jié)約使用成本。其次,論文進(jìn)行了集中器本地通信模塊以及采集終端遠(yuǎn)程通信模塊的硬件和軟件設(shè)計(jì)。通信模塊選用STM32F103系列微控制器作為核心處理器,選用CC1100E作為射頻收發(fā)器,并增加了CC1190射頻前端,從而提高了接收靈敏度,擴(kuò)大了通信距離。在選擇電路元器件時,在保證系統(tǒng)功能的情況下,優(yōu)先選用低成本、低功耗的芯片或器件,并利用Multisim軟件繪制了主要功能模塊的電路設(shè)計(jì)圖。同時在IAR EW開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行了軟件開發(fā),實(shí)現(xiàn)了通信模塊組網(wǎng)、命令幀解析、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ�。本設(shè)計(jì)中的電表模塊具有中繼功能,可以轉(zhuǎn)發(fā)來自其他設(shè)備的命令。最后,對無線通信模塊及ZigBee網(wǎng)路的性能進(jìn)行了測試,并借助串口調(diào)試工具測試了抄表功能。測試結(jié)果表明,集中器能夠正確抄讀電表的數(shù)據(jù),達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。本設(shè)計(jì)方案可拓展應(yīng)用于各類以表頭為終端的抄表系統(tǒng),具有廣闊的市場前景。
【關(guān)鍵詞】：無線抄表系統(tǒng) ZigBee STM32F103 CC1100E 數(shù)據(jù)采集
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN92;TM933.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 專用術(shù)語注釋表8-10
• 第一章 緒論10-13
• 1.1 研究工作的背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)和發(fā)展趨勢10-12
• 1.2.1 國外自動抄表發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)自動抄表發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本課題的研究內(nèi)容與研究目標(biāo)12-13
• 第二章 ZigBee無線通信技術(shù)的研究13-23
• 2.1 ZigBee技術(shù)13-16
• 2.1.1 ZigBee技術(shù)概述13
• 2.1.2 ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)13-14
• 2.1.3 ZigBee與其他短距離無線通信技術(shù)的比較14-16
• 2.2 ZigBee協(xié)議棧16-18
• 2.2.1 ZigBee協(xié)議棧架構(gòu)16-17
• 2.2.2 ZigBee協(xié)議棧OSAL17-18
• 2.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由分析18-21
• 2.3.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18-20
• 2.3.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)建立20
• 2.3.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議20-21
• 2.4 ZigBee技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 無線抄表系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)23-33
• 3.1 無線抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案23-25
• 3.1.1 系統(tǒng)組成23-24
• 3.1.2 技術(shù)特點(diǎn)與系統(tǒng)優(yōu)勢24-25
• 3.2 系統(tǒng)無線通信協(xié)議25-28
• 3.2.1 無線通信協(xié)議棧25-26
• 3.2.2 無線抄表網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)26-28
• 3.3 集中器本地通信接口協(xié)議幀格式28-30
• 3.4 路由主動方式抄表流程設(shè)計(jì)30-32
• 3.4.1 識別流程30-31
• 3.4.2 檔案同步流程31
• 3.4.3 抄讀流程31-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第四章 無線抄表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)33-44
• 4.1 主要芯片介紹33-35
• 4.1.1 STM32F103系列微控制器33-34
• 4.1.2 CC1100E射頻收發(fā)器34-35
• 4.2 無線通信模塊硬件設(shè)計(jì)35-42
• 4.2.1 無線通信模塊電路組成35
• 4.2.2 部分功能模塊電路設(shè)計(jì)35-42
• 4.2.3 無線通信模塊實(shí)物圖42
• 4.3 本章小結(jié)42-44
• 第五章 無線抄表系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)44-54
• 5.1 系統(tǒng)軟件架構(gòu)44-48
• 5.1.1 軟件開發(fā)環(huán)境44
• 5.1.2 無線通信模塊工程開發(fā)44-46
• 5.1.3 無線通信模塊工作流程46-47
• 5.1.4 抄表系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)47-48
• 5.2 部分功能模塊程序設(shè)計(jì)48-53
• 5.2.1 集中器接口協(xié)議幀處理程序設(shè)計(jì)48-49
• 5.2.2 集中器本地通信模塊程序設(shè)計(jì)49-52
• 5.2.3 采集終端遠(yuǎn)程通信模塊程序設(shè)計(jì)52-53
• 5.3 本章小結(jié)53-54
• 第六章 無線抄表系統(tǒng)測試與分析54-62
• 6.1 模塊接收靈敏度測試54-55
• 6.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路性能測試55-57
• 6.3 抄表功能測試57-61
• 6.4 本章小結(jié)61-62
• 第七章 總結(jié)與展望62-64
• 7.1 總結(jié)62
• 7.2 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 附錄1 程序清單66-67
• 附錄2 應(yīng)用功能碼AFN定義67-69
• 致謝69

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：1067496