智能電網(wǎng)課程設(shè)計報告-智能抄表硬件設(shè)計方案-資料下載頁
2025-02-04 04:59本頁面
【導(dǎo)讀】占的比例逐漸加大。供電單位對于電能精細化的要求也越來越高。生，因此必須按照切實可行的方法解決這些問題。而快速、準確、經(jīng)濟、實時的。負荷處理等應(yīng)用管理工作的基礎(chǔ)。為此采用計算機、無線通信和嵌入式等技術(shù)設(shè)。作，大大提高了管理層次和自動化水平。同電力系統(tǒng)用戶之間的有效可靠互動。以及終端層的有效協(xié)調(diào)與控制。上行通信層則主要是用來負責實現(xiàn)各個站點的相互有效的鏈接的。的構(gòu)建對于完善智能電網(wǎng)和實現(xiàn)電力資源的合理配置具有重要意義?；跓o線方式的智能抄表及通訊網(wǎng)絡(luò)。ADI公司直接參與部分州的智能電網(wǎng)的建。智能抄表系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)包括三個部分：集中器、采集器和通信系統(tǒng)。常補采次數(shù)等信息,并管理各種采集任務(wù)的執(zhí)行,檢查任務(wù)執(zhí)行情況。級和應(yīng)用級完備的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機制。接，分別負責對nRF903進行配置。nRF903的發(fā)射和接口共用一個。有振鈴信號時通知MCU執(zhí)行相應(yīng)的中斷程序。采樣獲得的采樣電壓約為-220mV~220mV，電壓通道模擬量采集電路。
【正文】 0 芯片。而我們只需要在應(yīng)用端口的設(shè)定時，對相應(yīng)的端口賦予不同的定義，則可以實現(xiàn)通信功能和路由功能的變換。 圖 51 通信系統(tǒng)整體方案設(shè)計 通信模塊結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計 通信 模塊需要和上位機通信，所以他應(yīng)該包括電平轉(zhuǎn)換芯片，同時他需要和其他網(wǎng)絡(luò)通信，所以它需要天線模塊，整個通信模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 圖 52通信模塊結(jié)構(gòu)框圖 CC2530 通信模塊設(shè)計 CC2530 簡介 CC2530 是德州儀器公司推出主要用于 Zigbee 應(yīng)用的一款芯片。它不僅成本非常低 ,而且能建立強大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。 CC2530 包含了的 RF 收發(fā)器、增強型 8051CPU， 8KBRAM，可編程閃存和多種其他強大的功能。 CC2530 根據(jù)閃存的大小劃分為四種不同的版本 ： CC2530F256/128/64/32,分別具有 256/128/64/32KB 的閃存。 CC2530 擁有不同的工作模式，使他也滿足超低功耗系統(tǒng)的要求。工作模式之間的轉(zhuǎn)換時間短更確保了低能源消耗。 模塊框圖如圖 所示，模塊大致分為三種類型： CPU 和內(nèi)存相關(guān)的模塊；時鐘、外設(shè)和電源管理相關(guān)的模塊以及無線電相關(guān)的模塊。 CPU 內(nèi)核是一個單周期的 8051 兼容內(nèi)核。它有三個不同的存儲器訪問總線，一單周期訪問 SFR、 DATA 和主 SRAM。它還包括一個調(diào)試接口和一個 18 輸入的擴展中斷。中斷控制器 提供了 18 個中斷源，分為六個中斷組，每組與四個中斷優(yōu)先級相關(guān)。當設(shè)備從空閑模式回到活動模式，也會發(fā)出一個中斷服務(wù)請求。一些中斷還可以從睡眠模式喚醒設(shè)備。內(nèi)存仲裁器位于系統(tǒng)中心，因為它通過 SFR 總線，把 CPU 和 DMA 控制器和物理存儲器和所有外設(shè)連接在一起。內(nèi)存仲裁器有四個存取訪問點，訪問每一個可以映射到三個物理存儲器之一； 8KB SRAM 映射到 DATA 存儲空間和 XDATA 存儲空間的一部分。 8KB SRAM 是一個超低功耗的 SRAM，當數(shù)字部分掉電時能否保留自建的內(nèi)容，這對于超低功 耗應(yīng)用時一個很要的功能。閃存塊為設(shè)備提供了內(nèi)電路可編程的非易失性程序存儲器，映射到 CODE 和 XDATA 存儲空間。除了保存程序代碼和常量，非易失性程序存儲器允許應(yīng)用程序保存必須保留的數(shù)據(jù)，這樣在設(shè)備重新啟動之后可以使用這些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)內(nèi)核和外設(shè)由一個 低差穩(wěn)壓器供電。另外 CC2530 包括一個電源管理功能，可以實現(xiàn)使用不同供電模式的長電池壽命的低功耗應(yīng)用運行。 CC2530 包括了許多不同的外設(shè)，如 IO 控制器，定時器， SPI 功能模塊等，允許應(yīng)用程序開發(fā)者開發(fā)先進的應(yīng)用。 圖 53 CC2530結(jié)構(gòu)框圖 CC2530 設(shè)備內(nèi)置了一個 IEEE 兼容無線收發(fā)器，這就是 RF 內(nèi)核控制模擬無線模塊。同時， CC2530 還為 MCU 和無線設(shè)備之間提供了一個接口，這樣就可以實現(xiàn)確定發(fā)出命令、讀取狀態(tài)、自動操作和確定無線設(shè)備時間的順序。無線設(shè)備還包括了一個數(shù)據(jù)包過濾和地址識別模塊。 CC2530 中的 SPI 模式分為 4 線接口或 3 線接口與外部系統(tǒng)通信。接口包含引腳 MOSI、 MISO、 SCK 和 SS_N。當寄存器寫入 UxBUF 后， SPI 主模式就開始傳送字節(jié)， SCK 串行時鐘使用波特率發(fā)生器產(chǎn)生，發(fā)送寄存器提供將字節(jié)輸出到 MOSI 引腳。同時接收寄存器從輸入引腳 MISO 收取字節(jié)。當傳送開始 UxCSR_ACTIVE 位變高，而傳送結(jié)束后， UxCSR_ACTIVE 位變低。當傳送結(jié)束時，UxCSR_TX_BYTE 位設(shè)置為 1。 SCK 的極性是由 UxCSR_CPOL 位選擇，它的相位由 UxGCR_CPHA 位選擇。字節(jié)傳送的順序由 UxGCR_ORDER 位選擇。傳送結(jié)束時，收到的數(shù)據(jù)字節(jié)由 UxBUF 提供讀取。在單元就緒接受另一個自己用來發(fā)送時，產(chǎn)生發(fā) 送中斷。因為 UxBUF 是雙緩沖，這個操作正好在發(fā)送開始時就發(fā)送了。對于 DMA 傳輸這是自動處理的。還要注意發(fā)送中斷和接收中斷的區(qū)別，因為發(fā)送中斷會提前大約 8 位周期到達接收中斷。 CC2530 應(yīng)用電路的設(shè)計 由于 CC2530 只是起到了和 STPM01 通信以及無線傳輸信號的作用，所以CC2530 射頻天線的設(shè)計至關(guān)重要。根據(jù)相應(yīng)的資料，天線我們采用倒 F 式的。射頻天線主要設(shè)置的幾個參數(shù)是阻抗、 Vswk、帶寬、 RL 參數(shù)， TI 給出了典型的值，阻抗我們一般取 50 歐姆， Vswk 小于等 于 ，帶寬大于 100M， RL 小于負 100DB。我們需要根具這些設(shè)置我們的天線參數(shù)。由于 Zigbee 的終端、路由器、協(xié)調(diào)器的主要是軟件部分的不同，所以這三種功能的模塊我們都采用了相同的電路設(shè)計，再根據(jù)實際的需要，通過下載相應(yīng)的應(yīng)用軟件。 CC2530 典型的部分外圍應(yīng)用電路如圖 所示，從圖中我們看出 CC2530 只需要極少的外部元件。 圖 54 CC2530應(yīng)用電路 總結(jié) 本文重點介紹智能抄表系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，主要包括集中器、采集器和通信系統(tǒng)三個部分。其中，集中器的硬件電路設(shè)計系統(tǒng) 具有接口電路簡單、傳輸數(shù)據(jù)量大、功率消耗低等特點，非常適合無線抄表、遠程數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域。通信系統(tǒng)方案一采用低壓電力載波通信作為底層通信，蜂窩移動無線通信網(wǎng) GSM 實現(xiàn)上層通信的技術(shù)方案，成功地解決了用戶終端（采集器）到集中業(yè)務(wù)處理單元（集中器），再到管理中心（ Top System）的數(shù)據(jù)鏈路難題，為遠程抄表系統(tǒng)的可行性應(yīng)用方案增加了一塊厚重的基石。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，無線傳輸數(shù)據(jù)的方式會越來越廣泛地應(yīng)用于各領(lǐng)域。通信系統(tǒng)方案二采用基于ZigBee 技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)。
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