学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于ZigBee和Meter-Bus技术的自动抄表系统的研究及实现

作　者: 邓晓光
导　师: 王威廉
学　校: 云南大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: ZigBee Meter-Bus CC2530 线号器 无线自动抄表
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 53次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着互联网技术、通信技术的高速发展,传统的抄表方式已不能满足当今社会的需求。对于传统人工抄表系统,存在施工周期长、布线难度大、成本高等问题,同时这样也大大浪费了人力物力,十二五提出节能新型产业,因此急需解决这一能耗问题。ZigBee技术是近几年非常热的一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的无线网络技术,主要用于短距离、功耗低且速率不高的各种电子设备之间进行数据双向传输,所以ZigBee技术在仪表计量组网、无线自动抄表领域应用比较广泛。低功耗、低成本的ZigBee技术正好符合当今社会低能耗、绿色环保的发展趋势。Meter-Bus总线技术具有传输距离长,通信波特率灵活、抗干扰能力强的特点,其在仪表自动抄读领域得到了广泛的应用。本文结合ZigBee无线组网技术和Meter-Bus总线技术,研究了一种近距离、中小覆盖范围的自动抄表系统,从而有效解决了传统抄表系统中存在的一些弊病,同时也提高了效率,降低了能耗。根据功能的不同,将自动抄表系统分为集中器、路由器、线号器三部分。本篇论文首先介绍了抄表系统的国内外发展背景,ZigBee技术的发展历程,ZigBee网络拓扑结构、Z-Stack协议栈各层功能以及Meter-Bus总线技术的特点。其次,论文着重阐述了自动抄表系统的组网方式、操作系统的软件流程、各功能模块的软件设计流程、协议栈的软件架构以及详细讲述了线号器实现的功能、硬件电路的设计原理及电路板的制作,同时还介绍了基于CC2530试验平台的集中器、路由器的硬件设计原理及软件设计流程并对整个系统做了能效分析,最后,论文对系统作了总结,总结该系统存在的不足,并指出了系统设计的后续工作。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 论文研究的背景  8-9
  1.2 国内外抄表系统的发展状况  9
  1.3 本论文的创新点  9-10
  1.4 本论文研究的主要内容及意义  10-11
第二章 ZigBee无线通信技术及Meter-Bus总线技术简介  11-27
  2.1 ZigBee技术简介  11-12
  2.2 ZigBee技术与其它短距离无线技术的比较  12-14
    2.2.1 红外(IrDA)  12
    2.2.2 Wi-Fi  12-13
    2.2.3 Home RF(家庭无线局域网)  13
    2.2.4 蓝牙  13-14
  2.3 ZigBee网络拓扑结构  14-17
    2.3.1 星形拓扑结构  14-15
    2.3.2 树簇形拓扑结构  15-16
    2.3.3 对等拓扑结构  16-17
  2.4 ZigBee协议栈  17-21
    2.4.1 IEEE 802.15.4通信层  17-19
    2.4.2 ZigBee网络层  19-20
    2.4.3 ZigBee应用层  20-21
  2.5 ZigBee2007/PRO特性  21-22
  2.6 ZigBee设备类型  22-24
    2.6.1 协调器(coordinator)  23
    2.6.2 路由器(router)  23-24
    2.6.3 终端设备(end-device)  24
  2.7 Meter-Bus总线技术  24-27
    2.7.1 Meter-Bus仪表总线简介  24
    2.7.2 Meter-Bus仪表总线的功能特点  24-25
    2.7.3 Meter-Bus仪表总线的工作原理简介  25-27
第三章 无线抄表系统的整体设计方案及能效分析  27-32
  3.1 系统整体方案设计  27
  3.2 系统功能描述  27
  3.3 系统各功能模块设计说明  27-28
  3.4 基于ARQ技术的无线传感网能效分析  28-32
    3.4.1 ARQ技术简介  28
    3.4.2 基于ARQ技术的能效分析  28-32
第四章 系统硬件设计  32-40
  4.1 系统CPU介绍  32-34
    4.1.1 无线单片机CC2530简介  32-33
    4.1.2 CPU电源管理  33-34
  4.2 路由器硬件设计  34-37
  4.3 线号器硬件设计  37-39
    4.3.1 电源电路设计  37-38
    4.3.2 Meter-Bus调制解调电路原理设计  38-39
  4.4 集中器硬件试验平台  39-40
第五章 系统软件设计  40-57
  5.1 软件开发平台介绍  40-41
  5.2 系统软件架构分析  41-48
    5.2.1 操作系统设计流程  41-43
    5.2.2 操作系统入口函数  43-48
    5.2.3 用户处理函数  48
  5.3 集中器应用层软件说明  48
  5.4 线号器应用层软件说明  48-51
  5.5 路由器软件说明  51-57
    5.5.1 端点(Endpoint)  51
    5.5.2 簇(Cluster)  51-52
    5.5.3 路由(Router)  52
    5.5.4 路由选择协议  52-53
    5.5.5 路径的寻找和选择  53
    5.5.6 路径保持与维护  53
    5.5.7 多对一路由协议  53-54
    5.5.8 Z-Stack中的ZDO模块  54-55
    5.5.9 路由器软件配置流程  55-57
第六章 系统测试  57-60
  6.1 系统联调方式  57
  6.2 系统测试结果  57-60
第七章 总结与展望  60-62
附录A 路由器电路板实物  62
附录B 线号器按键和射频子板电路图  62-63
附录C 线号器电路板实物  63-64
附录D 集中器电路板实物  64-65
附录E 仪表测试台  65-66
参考文献  66-68
在学期间研究成果  68-69
  发表论文  68
  获奖情况  68-69
致谢  69

相似论文

  1. 基于无线传感器网络的电动汽车电池组综合测试技术研究,U469.72
  2. 智能家居系统中ZigBee节点的研究,TN929.5
  3. 基于ZigBee技术的无线传感器网络研究与实现,TN929.5
  4. 物联网在服装行业的应用性研究,TN929.5
  5. 基于ZigBee的室内定位系统的研究与设计,TN929.5
  6. 城市照明管理系统中的时间同步方法研究,TM923
  7. 基于ZigBee的奶牛个体识别与定位系统设计,TN929.5
  8. 基于ZigBee技术的井下人员定位系统的研究,TN929.5
  9. 定位辅助搜寻Wi-Fi的移动设备节能策略,TN929.53
  10. 基于zigbee的智能楼宇环境监测无线传感网络,TN929.5
  11. 基于北斗卫星和ZigBee通信技术的广播电视授时系统研究,TN948
  12. 污水处理设备自动化运行设计与应用,TP273
  13. 足球运动数据采集系统设计,TP212.9;TP274.2
  14. 基于ZigBee技术的车辆交通信息采集系统研究,TP274.2
  15. 基于ZigBee的农网无线抄表系统的研究,TM76
  16. 基于无线传感器网络的温室测量系统研究,TP274
  17. 群控电梯客流密度实时识别技术研究,TP391.41
  18. 数字型仪表自动识读系统研究,TP391.41
  19. 基于ZigBee的无线网络定位系统研究与设计,TN929.5
  20. 基于ZigBee网络的运动物体定位跟踪研究,TN929.5
  21. 基于WSN混合定位算法的研究,TP212.9

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
© 2012 www.xueweilunwen.com