基于ZigBee智能无线抄表系统的设计与实现

摘要

目前，国内传统抄表方式主要分为人工抄表、有线抄表和IC卡预付费的方式。传统的人工抄表工作量巨大且准确性和及时性得不到保障。直接影响供电部门的工作效率。而有线抄表虽然抄表灵活性大，但是前期改造成本高，后期维护比较麻烦，且数据传输过程中易受环境因素干扰，系统稳定性差。而采用ZigBee方式的无线抄表方案，系统的组建方便灵活，数据在传输过程中的稳定性和安全性高。
　　本文首先介绍了国内外抄表系统的发展现状，然后对传统的人工抄表、有线抄表、无线抄表之间的优缺点进行了分析和对比。然后分析了ZigBee协议标准与IEEE802.15.4标准之间的区别和联系，其次介绍了ZigBee标准中三种ZigBee设备的角色和功能以及各自的作用。最后介绍方案的选型、硬件设计和软件设计。在进行选型的时候选用了TI公司生产的CC2530芯片和CC2591射频功率放大芯片。在通信方式上面选择传输距离更远，速度更快的RS485总线。在电量测量方面选用AD7755电量测量芯片，将测量的电量以脉冲的方式传送给MSP430，然后换算成对应的电量，再通过RS485总线传输给ZigBee节点。对ZigBee三种网络拓扑结构进行分析和对比，选定健壮的网状网络拓扑结构。在软件方面选择TI公司提供的开源协议栈进行编程，通过修改其应用层并调用协议栈提供的各种API接口函数来完成相应功能。
　　最后通过TI提供的Z-sensor monitor工具，对Z-Stack协议栈的组网过程进行了仿真，完成了网状网络的组建。并用若干个ZigBee节点对网络进行了组建。经过实验检测表明,无线抄表系统的各模块可以正常运行,实现了自组网的过程,数据能够传输到管理中心,达到了预期的设计要求。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2无线抄表系统的研究现状

1.3研究目标及内容

第2章 ZigBee无线通信技术

2.1 ZigBee技术概述

2.2 ZigBee与IEEE 802.15.4协议标准的关系

2.3 Zigee与其它短距离无线通信的比较

2.4 ZigBee协议体系结构

2.5 Zigee设备类型与功能

2.6 ZigBee无线网络拓扑结构

2.7 ZigBee网络地址分配

2.8 本章小结

第3章 ZigBee协议栈

3.1 ZigBee协议与Z-stack协议栈

3.2 Z-stack协议栈运行原理

3.3 Z-stack任务初始化

3.4 OSAL轮询主函数

3.5 ZigBee网络通讯方式

3.6本章小结

第4章 ZigBee无线抄表系统方案设计

4.1 系统概述

4.2 系统总体方案设计

4.3 系统设计原则

4.4 电量测量模块的硬件选型

4.4 无线射频模块的选型

4.5 串行通信方式的选型

4.6 本章小结

第5章 无线抄表系统平台组建

5.1 无线抄表系统硬件平台

5.2 ZigBee无线抄表系统软件平台的组建

5.3 本章小结

第6章 系统测试与结果分析

6.1 ZigBee节点传输距离测试

6.2 ZigBee树状网络组网测试

第7章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 研究展望

参考文献

致谢