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基于ZigBee技术的电能计量无线抄表系统的研究

作　者: 时志娜
导　师: 董爱华
学　校: 河南理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 无线抄表 ZigBee协议 智能电表
分类号: TM933.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 173次
引　用: 1次
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内容摘要


由于信息化程度的提高,越来越多的信息化系统应用到各个与电力部门相关的单位,然而,抄表模式在这么多年仍然没有发生什么大的变化,目前的抄表方式仍然是以人工抄表为主。这种抄表模式不仅花费大量的人力物力,更严重的是不能保证抄表数据的及时性、准确性。本文在针对现有的人工抄表、有线抄表、无线抄表模式进行分析比较的基础上,提出了一种采用ZigBee技术进行无线抄表的解决方案。无线抄表是指采用近距离无线通信技术和计算机网络等技术自动读取和处理表计数据。通过对ZigBee的网络拓扑结构进行分析研究,并针对小区电能用户的特点,采用由一个ZigBee集中器、若干智能电表作为终端节点组成无线抄表网络。本设计中直接将支持ZigBee协议的微控制器CC2430应用到所设计的智能电表中,这样终端节点可以直接将用户的电能数据以无线的方式发送出去;并进行了协调器和终端节点软件流程的设计和节点程序的编写。文章最后对设计的无线抄表系统的模拟实验进行了介绍,通过模拟实验验证了本文设计思路的可行性。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-19
  1.1 现有的抄表方式  10-12
    1.1.1 人工抄表方式  11
    1.1.2 IC 卡预付费表  11-12
    1.1.3 有线抄表系统  12
    1.1.4 无线抄表系统  12
  1.2 电能计量抄表系统的研究现状  12-14
  1.3 无线通信技术  14-16
    1.3.1 几种常用的无线短距离通信技术的介绍  14-15
    1.3.2 几种短距离无线通信技术性能比较  15-16
  1.4 课题研究的主要意义  16-17
  1.5 论文的主要内容和结构  17-19
2 ZigBee 技术及协议分析  19-29
  2.1 ZigBee 技术的特点  20
  2.2 ZigBee 的设备类型  20-21
  2.3 ZigBee 网络拓扑  21-23
  2.4 ZigBee 协议栈  23-28
    2.4.1 物理层（PHY）  24-26
    2.4.2 媒体访问控制层（MAC）  26-27
    2.4.3 网络层（NWK）  27
    2.4.4 应用层（APL）  27-28
  2.5 小结  28-29
3 系统的硬件设计  29-47
  3.1 智能电表的设计  30-44
    3.1.1 电能计量电路  32-35
    3.1.2 微控制器的选型  35-40
    3.1.3 电源电路的设计  40-43
    3.1.4 ADE7755 与无线微控制器的接口电路  43-44
  3.2 集中器的设计  44-46
    3.2.1 微控制器的选型  44
    3.2.2 串口电路  44-45
    3.2.3 复位电路  45-46
  3.3 数据中心与计费管理单位的数据交换  46
  3.4 小结  46-47
4 无线抄表系统的软件设计  47-67
  4.1 数据传输机制  47-49
    4.1.1 接收模式  47-48
    4.1.2 发送模式  48-49
  4.2 集中器和智能电表之间的通信  49-51
  4.3 源程序组织结构  51-53
  4.4 节点的软件设计  53-60
    4.4.1 集中器节点设计思想及流程图  53-55
    4.4.2 智能电表节点软件设计思想及流程  55-56
    4.4.3 无线抄表系统中节点的主程序  56-60
  4.5 智能电表的软件设计  60-64
    4.5.1 主程序的设计  60-61
    4.5.2 中断程序的设计  61-63
    4.5.3 终端节点采集和发送电量程序  63-64
  4.6 ZigBee 网络的寻址  64-66
  4.7 小结  66-67
5 系统测试与结果分析  67-74
  5.1 电能计量电路的测试  67-68
  5.2 无线通信系统的测试  68-73
    5.2.1 组网测试  68-69
    5.2.2 加入网络测试  69-70
    5.2.3 电量显示的测试  70-71
    5.2.4 误帧率的测试  71-73
  5.3 结论  73-74
6 总结与展望  74-76
  6.1 总结  74
  6.2 工作展望  74-76
参考文献  76-79
附录  79-80
作者简历  80-81
学位论文数据集  81-82
详细摘要  82-84

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 电数量的测量及仪表 > 电能测量、电度表
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