毕业论文-基于ZigBee无线网络抄表系统的数据采集与传输.doc

毕业设计（论文）

毕业论文

基于ZigBee无线网络抄表系统的数据采集与传输

1引言
1.1无线抄表系统的发展现状与前景
随着城市居民住宅建设日益发展，独立电能表数量迅速增多，抄表计量也日趋复杂。近年来用电形势越来越紧张，分时电价已势在必行。由于长距离室内外的布线存在着短路、断线隐患，错综复杂的线路使系统调试和维护困难重重，传统的远程集中抄表方式已不能满足电力公司日益增长的业务需求。采用ZigBee技术可以很好地解决下段信道的供电效益问题，无线抄表技术能够更好地为广大用户提供服务。目前的自动抄表系统，从数据传输角度划分，可分为有线、无线两大类，这两大类抄表系统各有其适用的应用领域，但就抄表系统的投资、建设、维护等几方面而言，无线抄表系统显然具有更大优势。
=1\*GB2\*MERGEFORMAT⑴现有的电力线载波通信的抄表系统已经在不少地方有比较大规模的应用。但是由于有线抄表系统的速度慢，准确率比较低，加上我们国家的电网干扰比较厉害，严重时已经导致电表数据不能正常的抄回。
=2\*GB2\*MERGEFORMAT⑵抄表系统对无线通讯数据的传输和保存有着很高的要求，即数据可靠性要求很高；抄表系统可以摆脱人工抄表的办法，利用数据通讯协议传输数据；基于以上原因，要求设计的自动无线远传抄表系统应该具有计量准确、通信可靠、抄表方便、功耗低等远程抄表系统的优点，以及节省人力、远程监控、远程维护的功能。
1.2zigbee概述
ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制、传感、监控和远程控制等领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。IEEE802.15.4工作组定义了一种廉价的供固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线连接技术。ZigBee联盟在制定ZigBee标准时，采用了IEEE802.15.4作为其物理层和媒体
接入层规范。在其基础之上，ZigBee联盟制定了数据链路层（DLL）、网络层（NWK）和应用编程接口（API）规范，并负责高层应用、测试和市场推广等方面的工作。
ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，每一个ZigBee网络数传模块在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信。每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个ZigBee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如，你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个ZigBee控制网络。ZigBee网络主要是为自动化控制数据传输而建立，每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。每个ZigBee网络节点不仅本身可以与监控对象，例如传感器连接直接进行数据采集和监控，它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料；除此之外，每一个ZigBee网络节点（FFD，FullFunctionDevice）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD，ReducedFunctionDevice）无线连接。
2总体方案设计
2.1总体设计思想
本课题是无线抄表系统的数据采集与传输，要实现数据的采集和无线传输并可在上位PC机上显示当前温度的高低。我们采用LM75温度传感器，由于采集到的数据是模拟信号，无法在上位机上直接显示，所以需要A/D转换电路。若另外设计A/D转换电路会复杂很多，于是我们采用STM32F103C8单片机上自带的A/D转换功能，减轻了设计复杂度。系统的无线传输部分选择的是ZigBee无线传输模块，由于该模块具有低功耗，成本低，时延短，网络容量大，安全等特点，所以选用该模块能可靠，有效地传输和保存数据，提高了系统的准确性和及时性。最后选择RS232接口以便于与上位机进行通讯。
2.2无线网络抄表系统整体框架
该设计主要是由以基于ARMCortex-M3内核的STM32F103C8单片机为核心的三部分构成。数据采集部分由LM75温度传感器及相关电路构成，采集到数据后利用STM32F103C8单片机自有的A/D转换功能将采集到的模拟信号转换为可以显示的数字信号，然后将采集到的数据传送至STM32F103C8板A。无线传输部分
由两块ZigBee模块构成无线传输网络将得到的数据信息由A板传至B板，收到信息后的的B板通过由RS232接口所构成的数据通讯部分将所得到的数据传至PC机，由无线QQ显示出来，利用相关程序使其不断循环该过程，从而达到信息的实时采集与传输。
该系统总体框图如（图2-1）所示：

图2-1无线抄表系统构架图

2.3zigbee无线传输模块总体设计
DRF系列ZigBee模块目前包括DRF1601，DRF1602，DRF1605及相关配套底板，它是基于TI