本文關(guān)鍵詞：基于BF531的國家智能電網(wǎng)采集系統(tǒng)集中器的設(shè)計

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【摘要】：近年來,遠程全自動智能抄表技術(shù)在我國逐漸鋪開,并得到廣泛關(guān)注。遠程抄表技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理,解決了傳統(tǒng)人手抄表繁瑣、容易出現(xiàn)錯抄漏抄的問題,為國家電網(wǎng)公司信息化發(fā)展作出重大貢獻。根據(jù)近年嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、GPRS數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電力線抄表技術(shù)等發(fā)展的趨勢,本文設(shè)計實現(xiàn)了國家電網(wǎng)采集系統(tǒng)的集中器,詳細論述了硬件原理圖設(shè)計、軟件框架搭建、底層驅(qū)動和應用層軟件開發(fā),實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理和運行維護管理等三大主要模塊功能,以及其他應用功能。本文設(shè)計的集中器使用GPRS網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信,利用RS485總線及電力線載波通信技術(shù)抄讀電表數(shù)據(jù),使用Blackfin BF531芯片作為硬件平臺,采用VDK內(nèi)核作為系統(tǒng)核心。集中器功能多,數(shù)據(jù)處理量大,同時需要滿足交流采樣功能,而大部分計量芯片只能滿足電量、電壓、電流、功率、頻率等基本數(shù)據(jù),對諧波數(shù)據(jù),電壓波動和閃變數(shù)據(jù)無法滿足。本文設(shè)計中BF531 DSP芯片通過采集AD73360采樣數(shù)據(jù),并對采樣數(shù)據(jù)進行FFT等運算得出上述交流采樣數(shù)據(jù)。由于BF531芯片運算速度快,本文方案可完全滿足交流采樣功能需求,且不影響集中器其他正常功能的使用,滿足國家電網(wǎng)公司對產(chǎn)品的要求。本文設(shè)計的BF531平臺集中器已取得了國家電網(wǎng)合格報告,說明本方案是可行有效的,具有廣闊的應用前景及實用價值。
【關(guān)鍵詞】：BF531 集中器 AT指令 FFT變換
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM76
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 產(chǎn)品背景11
• 1.2 國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的主要工作13
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)13-14
• 1.5 小結(jié)14-15
• 第二章 系統(tǒng)總體方案15-24
• 2.1 電力用戶用電信息采集系統(tǒng)介紹15-16
• 2.2 集中器總體結(jié)構(gòu)16-17
• 2.3 總體方案比較17-18
• 2.4 ADSP Blackfin 531簡介18-19
• 2.5 VisualDSP++及VDK內(nèi)核簡介19
• 2.6 低壓電力線載波通信原理19-20
• 2.7 通信協(xié)議介紹20-23
• 2.7.1 主站通信協(xié)議簡介20-21
• 2.7.2 電表協(xié)議簡介21-22
• 2.7.3 本地通信模塊協(xié)議簡介22-23
• 2.8 小結(jié)23-24
• 第三章 硬件設(shè)計24-46
• 3.1 硬件功能介紹24
• 3.2 DSP及其外設(shè)設(shè)計24-29
• 3.2.1 DSP最小系統(tǒng)設(shè)計24-26
• 3.2.1.1 晶振時鐘電路設(shè)計24-25
• 3.2.1.2 復位及看門狗電路設(shè)計25-26
• 3.2.2 實時時鐘電路設(shè)計26-27
• 3.2.3 DSP片外存儲器設(shè)計27-29
• 3.2.3.1 數(shù)據(jù)總線測試29
• 3.3 交流采樣模塊設(shè)計29-30
• 3.4 電源電路設(shè)計30-31
• 3.5 ADC轉(zhuǎn)換電路及接口設(shè)計31-35
• 3.5.1 AD73360簡介31-32
• 3.5.2 AD73360及其接口設(shè)計32-33
• 3.5.3 AD73360模擬前端電路設(shè)計33-35
• 3.5.3.1 交流采樣模擬信號測試33-35
• 3.5.4 輔助ADC及其接口設(shè)計35
• 3.6 開關(guān)量輸入模塊設(shè)計35-36
• 3.7 通信接口電路設(shè)計36-40
• 3.7.1 調(diào)制式紅外接口設(shè)計37-38
• 3.7.1.1 紅外測試38
• 3.7.2 串口擴展接口設(shè)計38-39
• 3.7.3 抄表口RS485接口電路設(shè)計39-40
• 3.8 安全加密電路設(shè)計40-42
• 3.8.1 終端安全芯片簡介40-41
• 3.8.2 安全芯片電路設(shè)計41-42
• 3.9 功能擴展板42-45
• 3.9.1 STM32系列芯片簡介42
• 3.9.2 USB Host42-44
• 3.9.3 以太網(wǎng)44-45
• 3.10 小結(jié)45-46
• 第四章 軟件設(shè)計46-78
• 4.1 功能介紹46
• 4.2 軟件框架設(shè)計46-47
• 4.3 驅(qū)動設(shè)計47-55
• 4.3.1 串口驅(qū)動設(shè)計47-49
• 4.3.1.1 串口驅(qū)動讀數(shù)據(jù)仿真測試48-49
• 4.3.2 NorFlash驅(qū)動49-50
• 4.3.3 時鐘芯片驅(qū)動50-53
• 4.3.3.1 I~2C總線數(shù)據(jù)傳輸原理50-51
• 4.3.3.2 I~2C芯片驅(qū)動接口51
• 4.3.3.3 時鐘芯片應用接口51-52
• 4.3.3.4 讀時鐘芯片寄存器仿真測試52-53
• 4.3.4 遠程模塊應用接口53-55
• 4.3.4.1 AT指令及Q/GDW 1376.3 協(xié)議簡介53-54
• 4.3.4.2 遠程模塊點對點連接建立流程54-55
• 4.4 應用程序設(shè)計55-77
• 4.4.1 Boot Loader程序設(shè)計55
• 4.4.2 啟動線程55-56
• 4.4.3 上行通信線程設(shè)計56-58
• 4.4.3.1 GPRS/CDMA/以太網(wǎng)線程設(shè)計56
• 4.4.3.2 維護口線程設(shè)計56-58
• 4.4.3.3 紅外口線程設(shè)計58
• 4.4.4 RS485抄表線程設(shè)計58-62
• 4.4.4.1 抄表功能59-62
• 4.4.4.2 被抄功能62
• 4.4.4.3 上行通信功能62
• 4.4.4.4 級聯(lián)功能62
• 4.4.5 本地通信抄表線程設(shè)計62-70
• 4.4.5.1 模塊初始化識別流程62-64
• 4.4.5.2 檔案同步流程64
• 4.4.5.3 點抄流程64-65
• 4.4.5.4 從節(jié)點主動注冊流程65-67
• 4.4.5.5 周期抄表流程67-70
• 4.4.5.6 廣播流程70
• 4.4.6 內(nèi)部數(shù)據(jù)采集線程設(shè)計70-77
• 4.4.6.1 交流采樣數(shù)據(jù)的計算71-73
• 4.4.6.2 交采數(shù)據(jù)計算仿真73-74
• 4.4.6.4 有功電量和無功電量的計算74-75
• 4.4.6.5 三相不平衡的計算75
• 4.4.6.6 電壓波動與閃變的計算75-76
• 4.4.6.7 二次側(cè)電流開路短路檢測76-77
• 4.5 小結(jié)77-78
• 第五章 產(chǎn)品測試78-85
• 5.1 硬件測試78
• 5.1.1 通信模塊電源紋波測試78
• 5.2 軟件測試78-84
• 5.2.1 主要功能測試78-79
• 5.2.2 載波抄表功能測試79-82
• 5.2.3 串口測試82
• 5.2.4 以太網(wǎng)測試82
• 5.2.5 USB測試82-84
• 5.3 樣機制作與取證84
• 5.4 小結(jié)84-85
• 結(jié)論85-86
• 參考文獻86-89
• 附錄一 國家電網(wǎng)合格報告89-93
• 致謝93-94
• Ⅳ-2答辯委員會對論文的評定意見94

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