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基于ZigBee技术的低压电器现场参量采集系统的设计与研究

作　者: 杨芬群
导　师: 吴桂初
学　校: 温州大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: ZigBee技术 无线采集 低压电器 STM32W108 现场参量
分类号: TM52
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 26次
引　用: 1次
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内容摘要


低压电器是工业、农业及家庭等用电部门中不可或缺的电器元件和设备。近年来，低压电器的发展非常迅速，同时，智能电网的建设也给它提供了一个发展契机。在低压电器在运行时，其现场参量反映了电器的当前状态，采集现场参量并进行分析，对及时发现故障、电网维护和用电安全有很大的帮助。目前现场参量采集大都采用有线传输，在一些环境复杂不方便布线的用电场所，给现场参量采集的布线带来了困难。本文设计研究基于ZigBee无线技术的低压电器现场参量采集系统，并搭建系统实现了现场交流0~300V电压、0~5A交流电流的无线采集。ZigBee是一种无线传感网络技术，具备短距离、低速率、低成本和低功耗等特点，在农业、工业、家居、医疗等领域中都有应用。该技术使用ISM频段，全球通用频段为2.4GHz，其无线射频部分既可以是独立元件也可以集成在处理器或微控制器中。本文选用意法半导体（ST）公司的32位系统级芯片——ZigBee无线射频单片机STM32W108作为处理器，该芯片基于ARMCortex-M3内核、集成了IEEE802.15.4射频收发器，即具备强大的处理能力，又支持ZigBee无线技术。本系统结合互感器的使用设计传感器节点，最终实现了基于ZigBee技术的低压电器现场参量采集系统，该系统具备较强的可移植性、节点的增减十分方便，可嵌入或外挂于需要采集现场参量的低压电器。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
一 绪论  10-15
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 研究内容和论文章节  13-14
    1.3.1 研究内容  13
    1.3.2 论文章节  13-14
  1.4 论文创新点  14-15
二 ZigBee 技术理论  15-28
  2.1 无线通信技术对比  15-16
  2.2 ZigBee 技术概述  16-18
    2.2.1 ZigBee 技术发展  16
    2.2.2 ZigBee 技术特点  16-17
    2.2.3 ZigBee 应用领域  17-18
  2.3 ZigBee 协议结构  18-26
    2.3.1 物理层  19-20
    2.3.2 MAC 层  20-22
    2.3.3 网络层  22-23
    2.3.4 应用层  23-25
    2.3.5 各层数据关系  25-26
  2.4 ZigBee 网络配置  26-27
    2.4.1 ZigBee 设备类型  26
    2.4.2 ZigBee 拓扑结构  26-27
  2.5 本章小结  27-28
三 系统硬件设计与实现  28-39
  3.1 处理器选型  28-32
    3.1.1 应用方案对比  28-30
    3.1.2 STM32W108 处理器介绍  30-32
    3.1.3 无线应用模块介绍  32
  3.2 系统硬件总体设计  32-34
  3.3 电路原理图介绍  34-38
    3.3.1 无线模块外围电路  35
    3.3.2 电源电路  35-36
    3.3.3 互感器电路  36-37
    3.3.4 串口电路  37-38
  3.4 本章小结  38-39
四 系统软件设计与实现  39-48
  4.1 系统软件总体设计  39-40
  4.2 系统开发工具  40-42
  4.3 真有效值算法  42-44
    4.3.1 真有效值定义  42-43
    4.3.2 真有效值实现  43-44
  4.4 节点软件设计  44-47
    4.4.1 传感器节点软件设计  44-46
    4.4.2 汇聚节点软件设计  46-47
  4.5 本章小结  47-48
五 系统测试及应用  48-55
  5.1 点对点测试  48-51
    5.1.1 测试条件  48
    5.1.2 测试界面  48-49
    5.1.3 测试数据  49-51
  5.2 星形网测试  51-53
    5.2.1 测试条件  51
    5.2.2 测试界面  51
    5.2.3 测试数据  51-53
  5.3 应用实例  53-54
  5.4 本章小结  54-55
六 总结和展望  55-57
  6.1 总结  55-56
  6.2 展望  56-57
参考文献  57-59
致谢  59-60
攻读学位期间发表的学术论文目录  60

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 低压电器（总论）
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