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分时电表的无线网络抄表系统

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第一章绪论

1.1自动抄表系统的研究背景

1.2国内外抄表技术的现状及存在问题

1.3国内外自动抄表技术的主要研究方向

1.3.1有线抄表技术

1.3.2基于红外线技术的无线抄表技术

1.3.3基于ZigBee技术的无线抄表技术

1.4本课题研究的主要内容

1.5本课题研究的意义

1.6论文的结构安排

第二章相关技术介绍

2.1嵌入式系统

2.1.1嵌入式系统定义

2.1.2嵌入式系统的现状及发展方向

2.2嵌入式操作系统

2.2.1嵌入式操作系统的特点

2.2.2常见的嵌入式操作系统

2.3 WirelessUSB无线技术

2.3.1常见的近距离无线通信技术简介

2.3.2 WirelessUSB无线技术的特点

2.3.3工作频率及频道介绍

2.4 GPRS技术

2.4.1 GPRS技术概述

2.4.2 GPRS技术的特点

2.5 ARM处理器

2.5.1 ARM处理器概述

2.5.2 ARM9处理器相关特性

2.6本章小结

第三章系统总体设计

3.1系统设计原则

3.2系统需求

3.3系统基本原理

3.3.1直接发送与数据转发

3.3.2数据转发的优点以及存在的问题

3.3.3数据转发问题的解决方案

3.3.4测算误码率和等效距离的方法

3.4系统的硬件结构

3.4.1电表部分的硬件结构

3.4.2手持数据采集端的硬件结构

3.5手持数据采集端的软件层次结构

3.6本章小结

第四章数据采集模块的设计

4.1数据采集模块的工作过程

4.1.1数据采集模块的初始化过程

4.1.2数据采集模块的用电数据采集流程

4.1.3不同的路径选择方法的运用

4.1.4局部等效距离的更新

4.2数据转发路径的算法设计

4.2.1 Dijkstra算法的介绍

4.2.2顶点集动态变化的Dijkstra算法

4.3信道冲突的处理机制

4.4数据采集过程中系统的帧结构

4.4.1 WirelessUSB技术中帧的简介

4.4.2本系统中帧的数据区的总体格式

4.4.3误码率测试帧的数据区格式

4.4.4误码率测试通知帧的数据区格式

4.4.5误码率测试汇报帧的数据区格式

4.4.6搜索节点帧的数据区格式

4.4.7搜索应答帧的数据区格式

4.4.8搜索结果询问帧的数据区格式

4.4.9搜索结果汇报帧的数据区格式

4.5 WirelessUSB无线通信驱动程序的设计

4.5.1 SPI接口介绍

4.5.2 ARM芯片中的SPI接口

4.5.3 WirelessUSB无线收发芯片中的寄存器

4.5.4对WirelessUSB的寄存器操作示例

4.5.5 WirelessUSB无线通信驱动程序的设计思路

4.6本章小结

第五章信息显示模块的设计

5.1 LCD的电路连接

5.2 Framebuffer概述

5.3 Framebuffer设备驱动程序的结构

5.4 Framebuffer设备驱动程序的设计

5.4.1初始化函数

5.4.2成员函数

5.5调用Framebuffer设备驱动程序进行信息的显示

5.6本章小结

第六章用电数据分析模块的设计

6.1 GPRS芯片与S3C2410芯片的接口

6.1.1串口寄存器介绍

6.1.2串口驱动程序

6.1.3 GPRS芯片与S3C2410芯片的电路连接

6.2 GPRS应用程序

6.2.1 GPRS的AT命令

6.2.2 GPRS的基本程序分析

6.3 GPRS拨号上网的设计

6.3.1 PPP协议介绍

6.3.2 GPRS拨号上网的过程

6.4用电数据分析程序的工作流程

6.5本章小结

第七章系统的测试

7.1软件开发及测试环境

7.2将单个电表端虚拟为多个电表端的方法

7.3测试项目以及测试结果

7.4测试数据分析

7.5本章小结

第八章总结与展望

8.1总结

8.2展望

致 谢

参考文献

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摘要

随着通信技术以及计算机技术的高速发展以及电力市场日益增长的需求,自动抄表技术(AMR)的研究日益受到重视。自动抄表技术克服了传统的人工抄表模式的弊端,给电力设施管理的自动化带来了方便。本文针对当前自动抄表技术中的一些问题,研究并设计了基于无线网络的分时电表抄表系统。 本文研究的目的是设计一种数据传输范围较广、数据传输速度较快、数据可信程度较高的无线抄表系统。 本文重点研究了无线网络抄表系统的组成、系统中帧的结构以及各个组成模块,特别是实现数据采集模块的关键技术。该模块是整个系统的核心。 首先,本文介绍了本课题的主要研究内容以及主要意义,给出了目前自动抄表技术的发展现状以及实现本系统所涉及的关键技术。其次,本文研究了系统的组成以及各个模块,分析了数据转发对系统性能带来的影响,以及如何围绕数据转发来设计本系统。最后,分别设计了系统的三个组成模块:数据采集模块、信息显示模块、用电数据分析模块。在数据采集模块中,研究了:如何将误码率、信号强度转化为系统的权值,从而进行转发路径的选择;并对Dijkstra算法进行了调整,使得在实际工程环境中,系统运行的时间代价明显减少;然后分析了如何设计本系统的无线通信驱动程序。

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