论文部分内容阅读
自动抄表系统中,电能表上行通信方式使用比较广泛的有以下两种:一种是全载波方式,即集中器到电能表采用电力线载波技术进行通信,这种方式的优点是不需要铺设任何线路就可实现整个系统的通信,缺点是抄表速度慢、效率低、易受干扰;另外一种是半载波方式,即在集中器和电能表之间加入一个中间设备-采集器,集中器到采集器采用电力线载波进行通信,采集器到电能表采用有线485进行通信,这种方式的优点是抄表速度和效率有所提高,缺点是不能跨台区、易受干扰。本文针对电力线载波技术通信速率慢、不能跨台区和易受家庭用电器干扰等缺点,设计了一个基于CC1110的电能数据采集器,其通信方式采用半无线方式。本文首先介绍了本课题研究的背景和意义,综述了微功率无线通信技术的发展历史和应用现状,然后研究和分析了微功率无线通信相关技术特点和适用环境,介绍了微功率无线通信技术在低压集抄系统中应该注意的问题。接着重点进行了无线采集器的硬件总体方案设计,本方案采用双CPU的模式使得控制模块和通信模块分离,其中通信模块可兼容载波和无线两种通信方式,增强了采集器的适应性;按性能需求进行了各个硬件电路单元的设计和分析,分别为电源管理电路、控制单元电路、通信接口单元电路、无线模块中的匹配网络等;在电源管理电路中,为了增强采集器的抗干扰能力,本设计分别设计了外部485供电电源电路和MCU供电电路;在通信模块中,研究了射频通信电路匹配网络的相关理论,分析了在射频通信中阻抗匹配的重要意义,设计了一种改进型LC巴伦电路作为无线射频芯片到天线的匹配网络,本匹配网络主要完成平衡-非平衡的转换,接着进行了采集器的软件设计。软件设计采用了μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统作为软件平台,设计了采集器的Boot Loader引导程序,来完成采集器的本地升级和参数设置,进行了在μC/OS-Ⅱ操作系统下任务的创建、任务的划分,并对各个任务的流程图进行了详细的分析。最后根据自动抄表系统的要求,对开发的样机进行了同频干扰测试,在长沙市围绕干扰比较大的电视信号塔选取了13个测试点,得出了测试结果并对测试结果进行了分析。测试表明,本采集器的通信距离和抗干扰能力均达到了设计的要求,并分别在广东、广西、山东、新加坡等地试点,从试点的结果看,本采集器运行稳定可靠,达到了预期设计的目标。