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基于M-Bus的数据采集与传输系统

作　者: 吴海峰
导　师: 李德敏
学　校: 东华大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: M-Bus总线 ZIGBEE 路由算法 NS2
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 43次
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内容摘要

M-Bus是一种专门用于公共事业仪表的总线结构,相比较国内普遍使用的RS485总线,M-Bus有着很多的优势,诸如在负载能力、拓扑结构、通讯距离以及传输信号抗干扰性等。本论文目标任务是在此总线结构的基础上,完成对终端水表数据的采集和运用ZIGBEE无线传输技术实现远程抄写水表的过程。对终端水表数据的采集的具体内容即是数据采集器的设计。这里主要包含数据发送电路和接收电路的设计。其中,论文中设计的发送电路具有简单,实时性好,成本低,稳定性高等优点。在数据的传输阶段,由于实际条件的限制,没有对实际的终端水表数据进行传输,而是利用实验设备CC2431 ZDK开发套件组成树形ZIGBEE网络,对字符信息进行传输,但不失一般性。同时,通过大量的实验验证了其可行性。在组网的过程中,首先简单介绍了ZIGBEE技术以及ZIGBEE网络的组建方案,归纳了多种ZIGBEE路由算法并选择了符合实际情况的静态路由。由于实验设备的限制,没有足够的终端设备来建立符合实际现场情况的网络拓扑结构。所以,利用NS2对符合实际项目的网络拓扑结构进行仿真分析,得到了很好的效果。由于用户水表数据是自来水公司销售过程中最原始的数据,这个数据的准确度和及时性直接影响了供求双方的利益关系,所以采用ZIGBEE技术来实现对数据的远程传输和保存具有非常高的要求,对功耗的要求也很苛刻。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
第一章绪论  11-17
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 系统的整体框架  14-15
  1.4 论文结构及章节安排  15-17
第二章 M-BUS数据采集  17-24
  2.1 M-BUS数据通信协议  17-19
  2.2 M-BUS数据采集器的设计  19-22
    2.2.1 硬件设计  19-21
    2.2.2 软件设计  21-22
  2.3 MBUS-232电路转换  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 ZIGBEE网络组网方案  24-36
  3.1 组网方案概述  24-26
  3.2 ZIGBEE网络拓扑  26-28
    3.2.1 星形结构  26-27
    3.2.2 网格形结构  27
    3.2.3 树形结构  27-28
  3.3 ZIGBEE组网流程  28-29
  3.4 ZIGBEE路由算法  29-33
    3.4.1 树路由算法  30
    3.4.2 戴克私德拉算法  30
    3.4.3 AODV路由算法及其改进  30-31
    3.4.4 基于能量考虑的路由算法  31-33
  3.5 选择路由算法  33-35
  3.6 本章小结  35-36
第四章基于ZIGBEE的数据传输  36-51
  4.1 硬件平台  36-39
    4.1.1 ZIGBEE开发套件CC2431ZDK  36-37
    4.1.2 协调器、路由器和终端节点  37-39
  4.2 软件平台  39-40
  4.3 ZIGBEE网络的搭建  40-50
    4.3.1 ZIGBEE点对点通信  40-46
    4.3.2 ZIGBEE树形网络通信  46-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章 NS2仿真及可靠性分析  51-59
  5.1 NS2简介  51-53
  5.2 NS2仿真实现  53-58
  5.3 本章小结  58-59
第六章结论与展望  59-61
  6.1 结论  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-64
附录Ⅰ: M-BUS数据采集器PCB图  64-65
  TOP LAYER  64
  BOTTOM LAYER  64-65
附录Ⅱ: 数据采集器串口通信程序  65-68
作者在研究生期间参与项目和发表论文  68-69
致谢  69

基于M-Bus的数据采集与传输系统

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