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Meter-Bus协议在便携式手持抄表器中的研究与实现

作　者: 杨敏
导　师: 施继红；王威廉；何乐生
学　校: 云南大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 仪表总线 uC/OS-Ⅱ 仪表技术手持抄表器
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 45次
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内容摘要

本文介绍了在测量与仪表技术领域,Meter-Bus (M-Bus)总线技术及其uC/OS-Ⅱ在远程自动抄表系统中的应用。手持抄表器是远程直读抄表系统的一部分,通过M-Bus总线读取M-Bus类型表计数据并存储,再通过其它方式(如RS232、USB)传输给数据管理中心的计算机。目前国内厂家还不能提供真正意义的手持抄表器,必须通过不掉电集中器中转数据,然后再支持手持抄收,增加了系统安装、运行成本以及运行风险。因此,本文的提出对远程抄表系统的发展具有非常重要的意义。本设计以Cotex-M3为内核的微处理器LM3S5749作为系统控制核心,以嵌入式uC/OSⅡ操作系统为平台,实现了远程抄取M-Bus型表计、存储数据、查看时间等功能。系统硬件部分由电源、主板、通讯三部分组成。系统静态时,通讯部分处于无功耗状态,只在通信时,才打开该部分的供电电路,合理地分配系统电源,延长了工作时间；主板部分涵盖了主控制芯片(LM3S5749)、LCD (MZT35C-1)、Flash (AT45DB161D)、以及实时时钟(DS1302)等,主要工作是,实现系统控制、提供友好的交互界面、读取M-Bus型表计数据、存储用户信息,此外还可设置系统的时间；通信部分由串口通信和M-Bus通信两部分组成。在软件规划上,以操作系统为平台按照功能模块划分的方法,实现了良好的复用性和扩展性。本文设计了便携式手持抄表器的硬件和软件。系统经现场调试证明,提供了人机交互界面、可同时驱动220块表计、存储20000条以上表计数据、支持煤气表,水表,电表混合总线、支持操作操作权限管理,并且可以连续运行5个小时以上。系统的性能大大超过了预期的目标,实现了远程抄表功能,为设计新型的便携式手持设备提供了实践经验和理论基础。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 研究意义  7-8
  1.2 手持抄表器简介  8-9
  1.3 嵌入式系统特点  9-10
  1.4 METER-BUS发展现状  10-11
  1.5 论文主要工作和创新点  11-12
第二章 METER-BUS总线技术  12-18
  2.1 M-BUS协议简介  12-13
  2.2 M-BUS结构模型  13-14
  2.3 M-BUS工作原理  14-16
  2.4 M-BUS协议  16-18
    2.4.1 帧结构  16-17
    2.4.2 控制帧格式  17
    2.4.3 应答帧格式  17-18
第三章系统整体设计  18-23
  3.1 系统功能概述  18-19
  3.2 系统硬件概述  19-20
  3.3 系统硬件选型  20-22
    3.3.1 中央处理器  20-21
    3.3.2 外设存储器  21
    3.3.3 LCD液晶屏  21-22
    3.3.4 实时时钟芯片  22
  3.4 系统软件概述  22-23
第四章系统硬件设计  23-30
  4.1 系统电源硬件设计  23-25
    4.1.1 系统电源设计  23-24
    4.1.2 CPU电源设计  24
    4.1.3 M-Bus电源设计  24-25
  4.2 M-BUS总线电路设计  25-27
    4.2.1 上位机M-Bus电路设计  25-26
    4.2.2 下位机M-Bus电路设计  26-27
  4.3 系统外设硬件设计  27-30
    4.3.1 独立按键电路  27
    4.3.2 LCD接口电路  27-28
    4.3.3 RTC接口电路  28-29
    4.3.4 SPI接口的Flash电路  29
    4.3.5 RS232接口电路  29-30
第五章系统软件设计  30-55
  5.1 软件总体设计方案  30-33
  5.2 uC/OS-Ⅱ操作系统  33-35
    5.2.1 嵌入式操作系统的现状  33
    5.2.2 uC/COS-Ⅱ操作系统简介  33-35
  5.3 底层驱动软件设计  35-46
    5.3.1 MzT35C-1 LCD驱动软件设计  35-42
    5.3.2 Flash ROM驱动软件设计  42-43
    5.3.3 实时时钟驱动软件设计  43-46
  5.4 系统应用软件设计  46-55
    5.4.1 开机界面软件设计  46-48
    5.4.2 施工菜单软件设计  48-51
    5.4.3 集中抄表软件设计  51-55
第六章实验设计与数据分析  55-57
  6.1 实验设计  55-56
  6.2 数据分析  56-57
第七章结论与展望  57-59
  7.1 工作总结  57-58
  7.2 展望  58-59
附录A 手持抄表器实物图  59-60
附录B 手持抄表器操作界面  60-61
参考文献  61-63
在校期间研究成果  63-64
致谢  64

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