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蓄电池短距离无线数据采集系统研究与设计

作　者: 朱玉璟
导　师: 夏泽中
学　校: 武汉理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 无线传感器网络 ZigBee 蓄电池监控系统 CC2430
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 121次
引　用: 5次
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内容摘要


随着电子科技的发展,各种电子设备和装置对蓄电池供电的需求不断增加；蓄电池在通讯、汽车、发电厂、自动控制等各个领域得到广泛的应用。然而蓄电池在生产化成过程控制、存储、应用过程中长期处于无人检测的状态,常常引起蓄电池过充电或过放电的现象,从而缩短蓄电池使用寿命,此外由于单体电池的故障会引起电池组的使用效率下降,因此研究与设计高效的电池管理系统显得十分有必要。蓄电池生产、存储和使用过程中,一般采用定期测试方法来监视电池性能的变化情况,往往采用传统的有线联结进行检测。对于多电池构成的电池组,由于有线网络线路复杂,容易发生故障,维护扩展难度较大,因此,本文考虑采用具有低成本、低功耗、传输稳定、安全性高的ZigBee无线传感器网络,组成蓄电池无线监控系统。本论文首先对蓄电池进行了简要介绍,分析了影响蓄电池性能的主要技术参数,明确了本论文蓄电池要监控参数。接下来了解了无线传感器网络以及特点并分析、比较了几种常见的短距离无线通信技术。从网络体系结构、拓扑结构、特点以及协议规范四个方面详细研究了ZigBee技术。本文重点从硬件和软件两个方面对系统进行了研究与设计。硬件部分,首先对蓄电池检测节点提出两种方案,并最终确定选择采用电源管理芯片以及合适的无线通信模块来实现蓄电池组的电池管理。同时还介绍了电源芯片OZ89X系列和无线传输模块CC2430,接着详细设计了系统各部分电路,包括信号采集模块、均衡控制电路、无线传输模块、中央收发器、电源电路以及串行接口电路。软件部分主要对无线传输模块通用I／O口进行I2C模拟通信以及整个网络的组网设计,另外还包括蓄电池检测节点和中央收发器节点的软件设计以及上位机监控软件设计。最后还搭建了一套蓄电池数据采集调试系统,本系统基本完成了课题的目标,实现了蓄电池单体电压、蓄电池组总电压、蓄电池电流和蓄电池温度数据的监控。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题概述  8-9
    1.1.1 课题来源  8
    1.1.2 课题研究的背景、目的及意义  8-9
  1.2 相关技术国内外发展概况  9-12
    1.2.1 电池储能技术  9-10
    1.2.2 蓄电池监控技术  10-11
    1.2.3 无线传感器网络的应用现状  11-12
  1.3 论文主要研究内容  12-14
第2章 蓄电池数据采集系统设计方案  14-22
  2.1 蓄电池的主要技术参数  14-17
  2.2 蓄电池数据采集系统设计需求  17-18
  2.3 系统总体结构方案论证  18-19
  2.4 系统硬件电路方案选择  19-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章 基于ZIGBEE的无线传感器网络技术  22-34
  3.1 无线传感器网络  22-23
  3.2 几种常用的短距离无线通信技术  23-26
  3.3 ZIGBEE技术  26-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章 蓄电池短距离无线数据采集系统硬件设计  34-47
  4.1 电池管理芯片OZ89X系列  34-35
  4.2 ZIGBEE无线传输模块CC2430  35-42
  4.3 蓄电池数据采集系统的节点硬件设计  42-46
    4.3.1 蓄电池防反接电路  42
    4.3.2 信号采集模块  42-43
    4.3.3 均衡控制电路  43-44
    4.3.4 无线收发模块  44
    4.3.5 中央收发器  44-45
    4.3.6 电源电路  45
    4.3.7 串行接口电路  45-46
  4.4 本章小结  46-47
第5章 蓄电池短距离无线数据采集系统软件设计  47-55
  5.1 系统软件开发平台  47-48
  5.2 CC2430通用I/O口模拟I~2C通信  48-49
  5.3 应用层软件设计  49-50
  5.4 无线组网  50-52
  5.5 网络节点软件设计  52-53
    5.5.1 蓄电池检测节点软件设计  52-53
    5.5.2 中央收发器节点软件设计  53
  5.6 上位机软件设计  53-54
  5.7 本章小结  54-55
第6章 蓄电池无线数据采集系统测试  55-58
  6.1 蓄电池数据采集系统平台构建  55-56
  6.2 系统测试结果及分析  56-57
  6.3 本章小结  57-58
第7章 总结与展望  58-60
  7.1 总结  58-59
  7.2 展望  59-60
参考文献  60-63
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  63-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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