Mobitex無線抄表器的設(shè)計.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 摘 要 針對電力遠程抄表系統(tǒng)對數(shù)據(jù)可靠性和實時性的要求 提出了一種基于 Mobitex無線通信技術(shù)的電力遠程抄表系統(tǒng) Mobitex是一種專用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 它以蜂窩技術(shù)位基礎(chǔ) 尊循 MASC Mobitex Asynchronous Communication Protocol 協(xié)議 使用分組交換來 實現(xiàn)最高效率 在窄帶無線數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中處于世界領(lǐng)先地位 本文詳細介紹了該抄表系統(tǒng)的工作原理以及軟 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 該系統(tǒng) 采用M3000無線通信模塊 通過Mobitex無線數(shù)據(jù)專用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時 采集和傳輸 具有傳輸穩(wěn)定 可靠性高 實時性強等特點 完全能夠滿足電 力遠程抄表系統(tǒng)的需求 有著很好的市場應(yīng)用和推廣前景 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞 Mobitex 遠程抄表 MASC協(xié)議 M3000 系統(tǒng)設(shè)計 Abstract In view of the request of electric remote meter reading system to data reliability and real time an electric remote meter reading system based on the Mobitex wireless communication technology is presented Mobitex is a special wireless data communication network It bases on the honeycomb technique and follows the MASC Mobitex Asynchronous Communication Protocol protocol It achieves the first rate efficiency by grouping switching and id advanced in the narrowband wireless data communication domain in the word The operating principle of the system and the design of software and hardware structure is explained in detail This system adopts the M3000 wireless communication consists It realizes the data real time gathering and the transmission by Mobitex wireless data special network It has the characteristics of 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 steady transmission high reliability and strong real time thus it can satisfy the needs of electric remote meter reading system completely and there is a very good market foreground Key words Mobitex meter reading system MASC M3000 meter reading software meter reading hardware 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 目目 錄錄 第一章第一章 緒論緒論 1 1 1 無線抄表系統(tǒng)的概述 1 1 2 抄表器的幾種常用通信技術(shù) 1 1 2 1電力線載波通信 1 1 2 2無線擴頻通信 1 1 2 3復(fù)合通信 2 1 3 本文主要工作及內(nèi)容安排 2 第二章第二章 MOBITEXMOBITEX 技術(shù)原理及應(yīng)用技術(shù)原理及應(yīng)用 3 2 1 MOBITEX技術(shù)概述 3 2 1 1 系統(tǒng)概要 3 2 1 2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 3 2 2 OSI 系統(tǒng)模型 4 2 3 MASC 協(xié)議 5 2 3 1 控制幀 5 2 3 2 信息幀格式 6 2 4 MPAK 協(xié)議 8 2 5 MOBITEX無線抄表器系統(tǒng) 9 2 5 1前端采集子系統(tǒng) 10 2 5 2 通信子系統(tǒng) 10 2 5 3 中心處理子系統(tǒng) 10 第三章第三章 MOBITEX 無線抄表器的硬件無線抄表器的硬件 1 3 1 MOBITEX無線抄表器硬件構(gòu)成 1 3 2 主控模塊 2 3 3 通信模塊 3 3 3 1 Modem通信模塊 3 3 3 2 RS485通信模塊 5 3 4 時鐘模塊 6 3 5 存儲模塊 7 3 6 看門狗模塊 8 第四章第四章MOBITEXMOBITEX 無線抄表器的軟件無線抄表器的軟件 1 4 1 抄表系統(tǒng)軟件設(shè)計 1 4 2 軟件模塊 1 4 2 1 數(shù)據(jù)采集模塊 1 4 2 2 設(shè)置控制模塊 2 4 2 3 數(shù)據(jù)處理模塊 3 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 4 3 MODEM的軟件設(shè)計 3 4 3 1 通信模塊 3 第五章第五章 結(jié)束語結(jié)束語 5 參考文獻參考文獻 1 致致 謝謝 1 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 第一章第一章 緒論緒論 1 1 無無線線抄抄表表系系統(tǒng)統(tǒng)的的概概述述 無線抄表系統(tǒng)是當(dāng)代微電子技術(shù) 智能儀器 通信 計算機技術(shù)等多項專業(yè)范圍內(nèi) 先進技術(shù)的集成 是為提高供電部門現(xiàn)代化管理的水平 近年來逐步發(fā)展起來的一項新 興技術(shù) 它以全自動的抄表收費方式取代了傳統(tǒng)的人工抄表收費方式 實時采集信息 對數(shù)據(jù)實現(xiàn)統(tǒng)一管理 集中存儲 極大地提高了工作效率和計量的準確率 它將計算機 網(wǎng)絡(luò)和營業(yè)管理系統(tǒng)有機的結(jié)合 對用電狀況進行監(jiān)控和管理 給有關(guān)管理部門提供的 各種信息進行收費與統(tǒng)計分析 并可以與銀行計算機聯(lián)網(wǎng) 實現(xiàn)銀行票據(jù)自動劃撥 有 效地確保企業(yè)及用戶的合法權(quán)益 方便用戶 降低企業(yè)的經(jīng)營成本 提高了企業(yè)管理的 科技水平和經(jīng)濟效益 使管理更科學(xué) 更可靠 為有關(guān)部門的決策提供依據(jù) 它是今后 抄表技術(shù)的發(fā)展方向 1 2 抄抄表表器器的的幾幾種種常常用用通通信信技技術(shù)術(shù) 1 2 1 電電力力線線載載波波通通信信 電力線載波通信 是將信息調(diào)制為高頻信號 一般為 50 500 kHz 并疊加在電力線路上 進行通信的技術(shù) 其優(yōu)勢是利用電力線作為通信信道 不必另外鋪設(shè)通信信道 大大節(jié) 省投資 維護工作量少 可靈活實現(xiàn) 即插即用 目前 國內(nèi) 10 KV 以上電壓等級的高 壓電力線載波技術(shù)已經(jīng)較成熟 但低壓電力網(wǎng)絡(luò)上的載波通信還未能達到令人滿意的水 平 這在一定程度上制約了電能計量自動抄表技術(shù)在我國的實際應(yīng)用 1 2 2 無無線線擴擴頻頻通通信信 擴頻技術(shù)是一種無線通信方式 把發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 然后由擴頻碼發(fā)生 器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號 以擴展信號的頻譜 通過相關(guān)接收 用相同的頻 碼序列解擴 最后經(jīng)信息解調(diào) 恢復(fù)出原始信息 擴頻通信距離一般可達幾十千米 其 最大的優(yōu)點在于抗干擾能力較強 因此具有較強的安全保密性 擴頻技術(shù)在電能計量自 動抄表系統(tǒng)的典型應(yīng)用方式是 采集器通過電力線載波把數(shù)據(jù)傳至集中器 再由設(shè)置在 集中器附近的擴頻電臺把數(shù)據(jù)發(fā)送給中央處理站的接收電臺 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 1 2 3 復(fù)復(fù)合合通通信信 在應(yīng)用于電能計量自動抄表系統(tǒng)中的所有通信模式中 各種通信模式都有優(yōu)缺點 任何一種采用單一通信技術(shù)的方案均很難完全滿足需要 為解決這類矛盾 提出了復(fù)合 通信方案 復(fù)合通信方案是在自動抄表的不同通信階段采用不同的通信方式 組成實現(xiàn)電能自 動抄表的復(fù)合通信網(wǎng)絡(luò) 在數(shù)據(jù)傳輸量不太大 傳輸距離較近的底層數(shù)據(jù)采集階段 電能 表到采集器 采集器到集中器 可以采用如紅外 低壓電力線載波甚至點對點的通信方 式 而在集中器到中央處理站段 則可采用電纜 電話線或無線通信等 選擇什么樣的 復(fù)合方式 需根據(jù)實際情況統(tǒng)籌考慮 混合使用的各種通信方式之間要有很好的相容性 不能相互干擾 這其中涉及到運籌學(xué) 最優(yōu)規(guī)劃等方面的研究與設(shè)計 1 3 本本文文主主要要工工作作及及內(nèi)內(nèi)容容安安排排 本篇文章主要是在現(xiàn)有的電力抄表系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 又介紹了新的抄表方式 運用更 可靠更廉價的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對分散的電表進行抄表 第一章簡單的介紹了無線抄表系統(tǒng)的形成及實用價值 同時介紹了抄表器的幾種常 用通信技術(shù) 第二章主要介紹了 Mobitex 技術(shù)原理及應(yīng)用 技術(shù)原理從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) OSI 系統(tǒng)模型 MASC 協(xié)議 MPAK 協(xié)議幾方面進行了介紹 后介紹了 Mobitex 無線抄表在電力系統(tǒng)中的 應(yīng)用 Mobitex 無線抄表系統(tǒng)主要由前端采集子系統(tǒng) 通信子系統(tǒng)和中心處理子系統(tǒng)等三 部分組成 第三章先對 Mobitex 無線抄表器硬件構(gòu)成圖進行了說明 再進一步介紹了硬件的各 主要模塊的結(jié)構(gòu) 功能及作用 主要模塊有主控模塊 通信模塊 時鐘模塊 存儲模塊 看門狗模塊 第四章介紹了抄表系統(tǒng)軟件設(shè)計 將無線抄表系統(tǒng)的軟件劃分為三大模塊 數(shù)據(jù)采 集模塊 設(shè)置控制模塊 數(shù)據(jù)處理模塊 同時介紹了 Modem 的軟件設(shè)計 主要研究了通 信模塊部分的軟件設(shè)計 第五章就本文所做的主要工作進行了簡單的總結(jié) 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 第二章第二章 MobitexMobitex 技術(shù)原理技術(shù)原理及應(yīng)用及應(yīng)用 2 1 Mobitex 技技術(shù)術(shù)概概述述 2 1 1 系系統(tǒng)統(tǒng)概概要要 Mobitex 是由愛立信公司推出的 它 頻道有 12 5KHZ 帶寬 支持 8kb s 傳輸速率 的無線窄帶雙向數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng) 它采用分組交換方式的專用無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 頻譜利 用率高 信息傳送安全快捷 已用于醫(yī)療急救 火災(zāi)搶險 交通疏導(dǎo) 警察執(zhí)勤 車 輛跟蹤及各領(lǐng)域的企業(yè)運營中 提供無線數(shù)據(jù)傳輸服務(wù) 目前全球基于Mobitex 的網(wǎng) 絡(luò)已有 30 個 其專業(yè)用戶已達 120 萬 Mobitex 是一個開放系統(tǒng) 支持基于 IP 的移動數(shù)據(jù)應(yīng)用 為數(shù)據(jù)傳輸提供了高安 全性和可靠性環(huán)境 它具有很好的靈活性和健壯性 在確保危機時刻通信重要性的意識 越來越高的今天 Mobitex 網(wǎng)絡(luò)無干擾的通信 在 911 恐怖襲擊 地震 洪水和其他 災(zāi)難中 都得到了證明 2 1 2 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) Mobitex 為在移動終端之間傳輸移動無線數(shù)據(jù)提供了一種安全可靠的方法 它采用 分層交換機和基站來路由用戶之間的數(shù)據(jù)包 主要由 網(wǎng)絡(luò)控制中心 NNC 主交換機 MHX 區(qū)域交換機 MOX 基站 BSS 和通信終端組成 如圖 2 1 所示 網(wǎng)絡(luò)控制中心 NNC 用于網(wǎng)絡(luò)的配置 控制 管理 監(jiān)視和操作 同時它也提供 通信量和告警的統(tǒng)計功能 主交換機 MHX 路由區(qū)域交換機間的通信量 并且提供網(wǎng) 絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)控制中心的連接 區(qū)域交換機 MOX 為連接在其上的無線基站和固定終端提 供包交換 并且提供 Mobitex 和其他網(wǎng)絡(luò) 如 X 25 網(wǎng)絡(luò) 的連接功能 基站 BSS 是移動終端的接入點 它路由在其覆蓋范圍內(nèi)的終端流量 實現(xiàn)終端間的通信 通信終 端就是各種固定或移動的數(shù)據(jù)通信設(shè)備 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 圖 2 1 Mobitex 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 2 2 OSI 系系統(tǒng)統(tǒng)模模型型 目前在全球有 30 個基于 Mobitex 的網(wǎng)絡(luò) 其中一些屬于公有網(wǎng)絡(luò) 即任何人都可 以通過當(dāng)?shù)亟?jīng)營商購買網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 而另一些是私有網(wǎng)絡(luò) 可根據(jù)公司自身的需要來拓展 網(wǎng)絡(luò)和開發(fā)升級應(yīng)用 因而具有較好的組網(wǎng)靈活性和較寬廣的應(yīng)用空間 對網(wǎng)絡(luò)進行配 置和管理方便 更能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?Mobitex 自身定義了兩個協(xié)議 MASC 協(xié)議和 MPAK 協(xié)議 它們分別對應(yīng) OSI 系統(tǒng)模型中鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議 如圖 2 2 所示 圖 2 2 Mobitex 對應(yīng) OSI 結(jié)構(gòu)示意圖 Mobiex 包含 OSI 模型中 1 3 層 應(yīng)用開發(fā)商完成第 4 層及其以上各層的服務(wù)器 端和客戶端的任務(wù) V 24 是無線 Modem 與 PC 的物理接口 而他們間的通信接口為 MASC Mainly V 24 MPAKMPAK MASC V 24 MPAK MASC Mobitex 物理層 MPAK MASC Mobitex 物理層 MPAK HDLC X 21 bis HDLC X 21 bis MPAK PC無線 Modem 無線移動終端 Mobitex 網(wǎng)絡(luò) 固定終端 客戶應(yīng)用 客戶應(yīng)用 7 應(yīng)用 層 6 表示 層 5 會話 層 4 傳輸 層 3 網(wǎng)絡(luò) 層 2 鏈路 層 1 物理 層 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 MASC 協(xié)議 Mobitex Asynchronous Communication 即 Mobitex 異步通信 它是鏈 路層協(xié)議 MASC 協(xié)議本身簡單 提供協(xié)議的標準功能和控制 進行簡單的幀處理 確 保主機與無線 Modem 間的正常通信 無線 Modem 與 Mobitex 網(wǎng)絡(luò)間的接口為 MPAK Mobitex Packet 協(xié)議 它是第三層網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 完成 Mobitex 中的路由選擇 將信息從發(fā)送者路由到指定的接收者 處理可能發(fā)生的各種交互錯誤 MASC 和 MPAK 協(xié)議的應(yīng)用使得數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中被處理的過程對高層應(yīng)用來說是可知的 高層應(yīng)用可以通 過這種可知性對被丟棄的數(shù)據(jù)采取相應(yīng)的重傳機制 在數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼麄€過程中保證了數(shù) 據(jù)傳輸?shù)目煽啃?2 3 MASC 協(xié)協(xié)議議 MASC 接口是為 PC 與無線 Modem 的連接而設(shè)計的 采用異步 串行數(shù)據(jù)傳輸 是鏈路層協(xié)議 在鏈路層中 對等層之間信息傳輸是以幀的形式進行 MASC 協(xié)議包 含兩種類型的幀 信息幀和控制幀 信息幀用作傳輸命令和其他信息 控制幀用作控 制信息幀流量 MASC 規(guī)定信息幀必須在前一幀被確認后才能發(fā)下一幀 2 3 1 控控制制幀幀 控制幀分為以下 5 種類型 ACK NACK RACK SENS 和 SACK 控制幀結(jié)構(gòu) 如圖 2 3 所示 圖 2 3 控制幀結(jié)構(gòu) 1 ACK 幀 ACK 用來確認正確接收了信息幀 其幀結(jié)構(gòu)如圖 2 4 所示 當(dāng)接收 的信息幀滿足以下條件 接收方將發(fā)送 ACK 幀進行確認 以 開始 信息中包含冒號 校驗字段和長度字段有正確的值 任何字段或整個幀的最大字符數(shù)都沒有超過 規(guī)定長度 以結(jié)束字符 CR 結(jié)束 對于每一個發(fā)送的幀 sequ 字段值應(yīng)該 0 和 1 交替 除非最后一個 ACK 是應(yīng) RACK 的請求重復(fù)的 在這種情況下 將重傳最后一個值 第一次發(fā)送ACK 時 sequ 值為 0 如果在發(fā)出一個 ACK 之前就接收到了一個 RACK sequ 字段應(yīng)包含 減號 只有在這種情況下 sequ 的值才為 減號 圖 2 4 ACK 幀結(jié)構(gòu) 2 NACK 幀 NACK 用來確認接收到不正確信息幀 其幀結(jié)構(gòu)如圖 2 5 所示 當(dāng) 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 不能發(fā)送 ACK 幀或者接收的信息幀滿足以下條件 接收方將發(fā)送NACK 幀進行確認 以 開始 信息中有且僅有一個冒號 總長度大于 10 以結(jié)束字符 CR 結(jié)束 如果接收到的幀既不滿足發(fā)送 ACK 幀的標準 也不滿足發(fā)送 NACK 的標準 接收方 不給任何回應(yīng) 該幀將被發(fā)送單元中的超時函數(shù)復(fù)制重發(fā) 圖 2 5 NACK 幀結(jié)構(gòu) 3 RACK 幀 RACK 幀用來請求重復(fù)發(fā)送最后一個 ACK 幀 其幀結(jié)構(gòu)如圖 2 6 所示 如果一個信息幀發(fā)送后 10 秒內(nèi) 沒接收到 ACK 就會發(fā)送 RACK 單元接收 到 RACK 后必須以復(fù)制發(fā)送最后一個 ACK 響應(yīng) 復(fù)制的 ACK 必須包含最后使用的 順序值 圖 2 6 RACK 幀結(jié)構(gòu) 4 SENS 幀 SENS 幀用作鏈路層控制 其幀結(jié)構(gòu)如圖 2 7 所示 當(dāng)無通信量時 發(fā)送 SENS 幀檢查通信鏈路 發(fā)送方?jīng)Q定何時發(fā)送 SENS 幀 兩個 SENS 幀之間至少 要相隔 10 秒 當(dāng)發(fā)送了一個 SENS 幀后 10 秒內(nèi)將收到一個回復(fù) SACK 幀 如果 10 秒內(nèi)沒有收到回復(fù) 將發(fā)送一個新的 SENS 幀 當(dāng)發(fā)送了兩個 SENS 幀后無回復(fù) 或者信息幀不能正確傳輸 則認為通信鏈路失效了 必須通過發(fā)送INIT 幀進行重啟 重啟必須通過發(fā)送 SENS 幀的單元進行初始化 如果未發(fā)送 SENS 但接收到 SACK 則忽略 SACK 圖 2 7 SENS 幀結(jié)構(gòu) 5 SACK 幀 該幀用于對 SENS 幀進行確認 其幀結(jié)構(gòu)如圖 2 8 所示 圖 2 8 SACK 幀結(jié)構(gòu) 2 3 2 信信息息幀幀格格式式 信息幀用來在 PC 和無線 Modem 之間傳送命令和數(shù)據(jù) 其幀結(jié)構(gòu)如圖 2 9 所示 信息幀中的文本字段包含了與幀用途有關(guān)的信息 如命令和參數(shù) 在不同Mobitex 終 端間傳輸?shù)奈谋竞蛿?shù)據(jù)都包含在數(shù)據(jù)字段中 信息幀中各個字段及其描述如表2 1 所 示 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 圖 2 9 信息幀結(jié)構(gòu) 字段描述 start 幀以符號 0 x5E 開始 在開始字符之前收到的所有字符應(yīng) 該被忽略 length 幀的大小 字節(jié)數(shù) 必須用 4 個字節(jié)的數(shù)在該字段中指定 最 低有效位為第 4 個字節(jié) 幀大小包括開始字符和結(jié)束字符在內(nèi) 的所有字節(jié) 在長度字段中允許的字符有 0 9 A F text 文本字段中包含了有效幀的命令和參數(shù) 文本字段中最少包含 1 個字符 最多包含 256 個 數(shù)字信息 如命令參數(shù) 用相應(yīng)的 0 F 間的數(shù)表示 允許在文本字段中出現(xiàn)的字符有 所有在空格 SP 0 x20 和反大括弧 0 x7d 間的字符 除了 std 0 x3a 和 start 0 x5E 字符 std 數(shù)據(jù)開始 文本字段和數(shù)據(jù)字段由冒號隔開 0 x3a 即 使數(shù)據(jù)字段為空 也必須使用冒號 data 數(shù)據(jù)字段由數(shù)據(jù)組成 數(shù)據(jù)字段用十六進制編碼 因此可以進 行透明傳輸 每個字節(jié)被分為兩個部分傳送 每次傳送4 個 比特 在數(shù)據(jù)字段中的每 4 個比特就用 0 F 表示 因此 在數(shù) 據(jù)字段中每個輸入字節(jié)用兩個字符 字節(jié) 表示 數(shù)據(jù)字段最 多包含 1120 個字符 數(shù)據(jù)字段中允許的字符有 0 9 A F check 通過對包括開始字符和在校驗字段之前的所有字符執(zhí)行布爾型 操作 or 計算縱向的校驗和 校驗字段由兩個十六進制數(shù)組成 第二字節(jié)為最低有效位 校驗字段中能出現(xiàn)的字符有 0 9 A F end 幀以回車字符 CR 0 x0D 結(jié)束 未用結(jié)束字符結(jié)束的幀被 忽略 type 控制幀的類型用一個字符進行說明 使用了以下字符 0 x2A 0 x3F 0 x21 0 x23 通過 網(wǎng)絡(luò)的存儲 轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)證實功能 確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?通過優(yōu)先級設(shè)置 最 低路由等保證傳輸?shù)膶崟r性 2 5 3 中中心心處處理理子子系系統(tǒng)統(tǒng) 中心處理子系統(tǒng)主要由中心處理工作站以及相應(yīng)的軟件構(gòu)成 是整個無線抄表系統(tǒng) 的最上層 所有用戶的用電信息通過信道匯集到通信前置機 前置機進行協(xié)議解析后將 數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫負責(zé)實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的管理維護 安裝在控制中心的軟件 調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行匯總和分析 管理人員根據(jù)匯總和分析結(jié)果做出相應(yīng)的決策 實現(xiàn)了抄表系統(tǒng)的自動化管理 在Mobitex 網(wǎng)絡(luò)中 移動終端 通過基站相互發(fā)送 接 收數(shù)據(jù) 用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)可以發(fā)到固定終端和其他移動終端 但是端到端的直接通信是 不可能的 即使發(fā)送者和接收者都在同一基站覆蓋范圍內(nèi) 數(shù)據(jù)也必須經(jīng)過基站進行轉(zhuǎn) 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 發(fā) 所以如何根據(jù)其覆蓋范圍 用戶數(shù)量 地理區(qū)域選擇基站的建設(shè)地點是組建Mobitex 網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題 基站地址選擇一方面關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸效率及實時性問題 另一 方面關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資問題 因此需要一種科學(xué)的分析方法來確定基站的建設(shè)點 從而既保證數(shù)據(jù)的正確 實時的傳輸又實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的最佳性價比 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 第三章第三章 Mobitex 無線抄表器的硬件無線抄表器的硬件 3 1 Mobitex 無無線線抄抄表表器器硬硬件件構(gòu)構(gòu)成成 利用 Mobitex 無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸 實時方便 性能可靠 節(jié)省費用 Mobitex 無線抄表器硬件構(gòu)成如圖 3 1 所示 由主控模塊 通信模塊 時鐘模塊 存儲模 塊 看門狗模塊等 圖 3 1Mobitex 無線抄表器硬件構(gòu)成圖 圖 3 1 中 電表通過對指定線路的原始信號進行分析處理后 得出相應(yīng)的電能參數(shù) 然后通過串口傳輸給單片機 在單片機處理后 通過無線Mobitex 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到系統(tǒng)中 心站 電表從生產(chǎn)廠家直接選取 為 全電子式電能表 電表和單片機之間通過 RS485 通信 另需提供功率足夠的 12V 直流電源 單片機選用 Intel 公司的 51 系列的 8 位 機 最好帶內(nèi)置存儲器 這里可根據(jù)通信功能和控制功能采用 2 片單片機 從而減 輕單片機的數(shù)據(jù)處理量 提高運算速度 單片機提供鍵盤 顯示 存儲器擴展 串口擴 展等功能 擴展串口中一個接 Mobitex 的無線 Modem 用于無線的數(shù)據(jù)傳輸 實現(xiàn)遠 程配置 在線升級 應(yīng)用程序和監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳 另一個接紅外通信接口 通過該接口可 當(dāng)?shù)匦薷脑O(shè)備參數(shù) 實現(xiàn)紅外維護 手持紅外抄表器抄表 和在線升級應(yīng)用程序功能 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 單片機外部加設(shè)時鐘記錄具體時間和設(shè)鬧鐘 另加設(shè)看門狗電路 按操作規(guī)程使用時 系統(tǒng)可以永不死機 確保高可靠性 3 2 主主控控模模塊塊 無線抄表器的主控模塊選用 Intel 公司的 51 系列的單片機 其引腳及引腳功能如圖 3 2 所示 它由數(shù)據(jù)線 8 位 地址線可為 8 位或 16 位 應(yīng)內(nèi)置程序存儲器 可根據(jù)通信 功能和控制功能采用 2 片單片機 從而減輕單片機的數(shù)據(jù)處理量 提高運算速度 單片 機提供鍵盤 顯示 存儲器擴展 串口擴展等功能 擴展串口中一個接 Mobitex 的無線 Modem 用于無線的數(shù)據(jù)傳輸 實現(xiàn)遠程配置 在線升級應(yīng)用程序和監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳 另 一個接紅外通信接口 通過該接口可當(dāng)?shù)匦薷脑O(shè)備參數(shù) 實現(xiàn)紅外維護和在線升級應(yīng)用 程序功能 圖 3 2 MCS 51 系列單片機引腳及總線結(jié)構(gòu) a 引腳圖 b 引腳功能分類 MCS 51單片機存儲器分類及配置 MCS 51單片機存儲器的分類從物理結(jié)構(gòu)上可分為 片內(nèi) 片外程序存儲器 8031和 8032沒有片內(nèi)程序存儲器 與片內(nèi) 片外數(shù)據(jù)存儲器4個部分 從尋址空間分布可分為 程序存儲器 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器3大部分 從功能上可分為 程序存儲器 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 特殊功能寄存器 位地址空間和外部數(shù)據(jù)存儲器5大部分 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 MCS 51系列單片機存儲器的配置除如表3 1 所示的片內(nèi)ROM 或EPROM 和RAM外 另外還有128個字節(jié)的RAM區(qū)作為特殊功能寄存器 SFR 區(qū) 片內(nèi) 片外程序存儲器和數(shù) 據(jù)存儲器各自總?cè)萘繛?4 KB MCS 51系列單片機存儲器系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)如圖3 3所示 表3 1 MCS 51系列單片機配置一覽表 圖 3 3 MCS 51 單片機存儲器空間結(jié)構(gòu)圖 a 程序存儲器 b 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 c 外部數(shù)據(jù)存儲器 3 3 通通信信模模塊塊 通信模塊主要由 M3000 無線 Modem 通信模塊和 RS485 通信模塊組成 3 3 1 Modem 通通信信模模塊塊 Modem 通信模塊使用 M3000 系列 它是愛立信公司生產(chǎn)的一種無線 Modem 用于 從 Mobitex 網(wǎng)絡(luò)接收和發(fā)送數(shù)據(jù) 它的設(shè)計非常適用于 高容量低成本產(chǎn)品 非常易于 集成到新設(shè)備中 其 最大的特色是 無需使用計算機或者筆記本 就能獨立與 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 Mobitex 網(wǎng)絡(luò)通信 大大方便了行業(yè)客戶的應(yīng)用 由于無線功能僅占用 M3000 一小部 分的處理器和內(nèi)存容量 因而它可以支持嵌入式Java 應(yīng)用 具有極高的通用性 M3000 系列 Mobitex 無線調(diào)制解調(diào)器包括 M3090 900MHz 和 M3080 800MHz 兩款產(chǎn)品 考慮到國外在配電系統(tǒng)工程中 主要采用 800MHz 這一頻率 因其具有運行費用低 能 抗大氣干擾 網(wǎng)絡(luò)容量大等優(yōu)點 因此本文選用了該系列中的M3080 其發(fā)送頻率為 819 825MHz 接收頻率為 864 870MHz 在通信時 M3000 將發(fā)送數(shù)據(jù)打包成 MPAKs 或?qū)⒔邮盏?MPAKs 包還原成數(shù)據(jù) M3000 的主功能模塊圖如圖 3 4 所示 從圖中 可以看出它主要包含了發(fā)送 接收 數(shù)字信號處理 微處理 存儲和 I O 接口模塊 發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)傳送至 Mobitex 網(wǎng)絡(luò) 接收模塊除了接收 MPAKs 包外 還從網(wǎng)絡(luò)中接收各種控制信號 比如用于選擇無線信 號更強的基站的控制信號 微控制器主要完成 MASC 協(xié)議 實現(xiàn)主機與 Mobitex 網(wǎng)絡(luò) 的通信 在儲存模塊中將 Modem 的軟件存儲在 Flash 中 而 EEPROM 中主要存儲 Modem 的配置數(shù)據(jù) 圖 3 4 M3000 的主功能模塊圖 M3000 與 Mobitex 網(wǎng)絡(luò)通信時是半雙工方式 采用串行通信的方式與主機通信 通 過 CCITT V 24 標準定義的接口支持全雙工方式 并且具有溢出檢測 奇偶校驗和幀差 錯檢驗的功能 支持 MASC 協(xié)議定義的各種波特率 對 M3000 的開發(fā)有兩種方式 分別為 MASC 和 OBA 方式 如果將 M3000 用作 MASC Modem 它將按照 MASC 協(xié)議通過串口與外部處理器通信 在這種情況下 外部處理器 將完成所有的數(shù)據(jù)處理工作 而 M3000 僅作為普通的無線 Modem 使用 在 OBA 方式下 M3000 除了完成基本的無線功能外 還能完成一些其他功能 不需要外部處理器 在這 兩種方式中 硬件都是使用 M3000 軟件上卻有不同 與 MASC 方式相比 OBA 方式具 有很多優(yōu)點 比如在一般情況下 需要的設(shè)備將減少 降低了成本 由于沒有外部處理 器 系統(tǒng)的體積減小 功耗降低 啟動時間短等 考慮到 TTU 的具體設(shè)計情況 本文 選用了 OBA 方式 具體的程序?qū)崿F(xiàn)見第四章軟件設(shè)計部分 M3000 共有 30 個管腳 在 OBA 方式下 30 個管腳均有效 M3000 部分管腳功能表 如表 3 2 所示 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 管腳名稱 I O 功能 2AD INI 用戶模擬輸入 3AD OUTO 用戶模擬輸出 6 DOWNLOADI 下載 用于固件或配置升級 7BIN4 OUTO 二進制輸出 4 9BIN2 INI O 二進制輸入 2 10BIN3 OUTO 二進制輸出 3 12BIN1 INI O 二進制輸入 1 13SCLO I2C 時鐘 14SDAO I2C 數(shù)據(jù) 22 DTRI 主機顯示是否準備好操作 用于使 能 MASC 通信 23TDI 發(fā)送數(shù)據(jù) 26RDO 接收數(shù)據(jù) 28 RESETI 重啟 表 3 2 M3000 部分管腳功能表 3 3 2 RS485 通通信信模模塊塊 串口通信方式采用 RS 485通信模塊 它是一種多發(fā)送器的電路標準 它擴展了RS 422A的性能 允許雙絞線上一個發(fā)送器驅(qū)動32個負載設(shè)備 負載設(shè)備可以是被動發(fā)送器 接收器或收發(fā)器 RS 485最大傳輸距離為1200m 最大傳送速率可達10Mb s 因此 RS 485 在遠程通信和多機總線系統(tǒng)中具有很大的吸引力 MAXIM公司生產(chǎn)的MAX48X 49X系列收發(fā) 器芯片 適合RS 485通信標準 工作原理如圖3 5 在實際設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用 圖 3 5 MAX485 工作電路 MAX485芯片主要有以下特點 單 5V電源供電 低功耗 工作電流120 500uA 驅(qū)動過載保護 通信傳輸線上可掛32個收發(fā)器方便組成半雙工通信電路 共模輸入電壓范圍 7V 12V MAX485為8腳封裝 引腳配置如圖3 6 所示 各引腳功能說明如表3 3 所示 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 圖 3 6 引腳配置 表 3 3 引腳功能說明 3 4 時時鐘鐘模模塊塊 時鐘模塊采用DS1337型芯片 它是一種超小型的串行實時時鐘芯片 除了具有其他 時鐘芯片所具有的記錄秒 分 時 星期 日 月 年 鬧鐘 可編程方波輸出外 最 大的特點 是體積小 連線少 性能良好 DS1337 芯片的封裝圖如圖3 7 所示 考慮不同的使用場合 DS1337 芯片有二種不 同的封裝形式 8 p in 大小為300m il 的DP I 封裝和8 p in 的LSO P 大小為150m il 封裝 二種封裝的引腳排列相同 后者體積明顯縮小 DS1337 芯片的引腳功能描述 如表3 4 所示 典型的工作電路如圖3 8 所示 圖中的SDA SCL及IN TA 均為漏極開路 輸出 所以使用時 在外部需接上拉電阻 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 圖 3 7 DS1337 封裝圖 表 3 引腳功能描述 圖 3 8 DS1337 時鐘芯片的典型應(yīng)用 3 5 存存儲儲模模塊塊 存儲模塊采用可擦除可編程只讀存儲器 EEPROM 該存儲器采用雙層?xùn)?二層 poly 結(jié) 構(gòu) 工作原理結(jié)構(gòu)如圖 3 9 所示 圖 3 9 EEPROM 原理圖 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 存儲器使用 24C1024 芯片 24C1024 存儲容量為 8k 1024 bit 芯片的封裝圖如圖 3 10 所示 圖 3 10 24C1024 封裝圖 24C1024 芯片的 EEPROM 總共 8 個管腳 三個為芯片地址腳 A0 A1 A2 在主控模塊 對它進行操作時 從 SDA 輸入 A0 A1 A2 數(shù)據(jù)和芯片外部 A0 A1 A2 所接地址需一一 對應(yīng) 一個為芯片寫保護腳 WP WP 腳接低電平時 芯片可進行讀寫操作 WP 腳接高時 芯片只可進行讀 不可進行寫 另外兩個管腳為電源腳 Vcc Vss 用主控模塊對 24C1024 芯片進行控制時 它得外部管腳 Vcc Vss WP A0 A1 A2 根據(jù)需要 對應(yīng)接 上 SDA SCL 接到主控模塊控制腳上 其引腳功能描述如表 3 5 所示 表 3 5 引腳功能描述 3 6 看看門門狗狗模模塊塊 在設(shè)計看門狗模塊時主要考慮了系統(tǒng)的可靠性 選用了 Maxim 公司推出的專用于復(fù) 位的看門狗型復(fù)位芯片 MAX813 芯片的封裝圖如圖 3 12 所示 其引腳功能描述如表 3 6 所示 它是一種性能優(yōu)良的低功耗 CMOS 監(jiān)控電路芯片 其內(nèi)部電路由上電復(fù)位 可重 觸發(fā) 看門狗 定時器及電壓比較器等組成 MAX813 只要在 1 6 秒時間內(nèi)檢測到 WCI 引腳有高低電平跳變信號 則 看門狗 定時器清零并重新開始計時 若超出 1 6 秒后 WCI 引腳仍無高低電平跳變信號 則 看門狗 定時器溢出 WDO 引腳輸出低電平 進而 觸發(fā) MR 手動復(fù)位引腳 使 MAX813 復(fù)位 從而使 看門狗 定時器清零并重新開始計時 WDO 引腳輸出高電平 MAX813 的 RST 復(fù)位輸出引腳輸出大約 200 ms 寬度的低電平脈沖 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 使單片機控制系統(tǒng)可靠復(fù)位 重新投入正常運行 復(fù)位電路分為手工復(fù)位與上電復(fù)位 上電復(fù)位利用比較器產(chǎn)生觸發(fā)信號觸發(fā)觸發(fā)器 以此產(chǎn)生復(fù)位信號 同時 對時基產(chǎn)生的脈沖進行定 當(dāng)復(fù)位時間達 140 毫秒時 Reset 發(fā)生器產(chǎn)生一脈沖使復(fù)位信號無效 上電復(fù)位時 只要電壓低于 4 63V 復(fù)位信號 Reset 就有效 當(dāng)電源電壓超過 4 63V 時 Reset 信號仍將繼續(xù)保持 140 毫秒左右 以保證 CPU 復(fù)位可靠后無效 手動復(fù)位時 MR Manual Reset 接地時間不小于 150 納秒 則可產(chǎn) 生一個手動復(fù)位過程 即在復(fù)位端產(chǎn)生 140 毫秒的有效復(fù)位信號 高電平有效 若將 WDO 端與 MR 連接 則可組成上電復(fù)位及看門狗復(fù)位電路圖 3 11 所示 圖 3 11 MAX813 封裝圖 表 3 6 引腳功能描述 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 第四章第四章 MobitexMobitex 無線抄表器的軟件無線抄表器的軟件 4 1 抄抄表表系系統(tǒng)統(tǒng)軟軟件件設(shè)設(shè)計計 典型的抄表軟件具有如下功能 遠程設(shè)定抄表集中器和采集器內(nèi)的參數(shù) 抄收整個系統(tǒng)中所有電表的數(shù)據(jù) 使控制中心可遠程地對用戶電表進行斷電和送電控制 運行數(shù)據(jù)庫 生成用電量日報 月報表 進行電費結(jié)算 4 2 軟軟件件模模塊塊 根據(jù)以上功能要求 將自動抄表系統(tǒng)的軟件劃分為大模塊 數(shù)據(jù)采集模塊 設(shè)置 控制模塊 數(shù)據(jù)處理模塊 4 2 1 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)采采集集模模塊塊 該模塊負責(zé)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送 它與下級的集中器以選定的通信協(xié)議進行通信 實 現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的采集 數(shù)據(jù)采集模塊是整個軟件系統(tǒng)的關(guān)鍵 它要實現(xiàn)的是一點對多點的 通信 要處理成百上千個電表的數(shù)據(jù) 因此如果該模塊設(shè)計不合理就會成為系統(tǒng)通信的 瓶頸 在我們的設(shè)計中就運用了多線程技術(shù)和雙向鏈表技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊 首先 我們?yōu)槊總€集中器創(chuàng)建兩個線程 接收線程和發(fā)送線程 這樣每個集中器之間是獨立工 作的 而它的數(shù)據(jù)接收與指令發(fā)送又是無不干擾的 這種設(shè)計可以提高數(shù)據(jù)采集模塊處 理海量數(shù)據(jù)的效率 另外 我們在數(shù)據(jù)采集模塊中設(shè)計了一個雙向鏈表 它用于保存接 收到的所有集中器數(shù)據(jù) 由于是一種一對多的通信 這種設(shè)計就可以避免下級集中器的 發(fā)送速度比通信模塊數(shù)據(jù)處理速度快時產(chǎn)生阻塞 影響系統(tǒng)整體工作效率 測試證明這 種設(shè)計確實是非常有效的 通信模塊的接收和發(fā)送線程處理流程如圖4 1 圖4 2 所示 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 圖 4 1 接收線程處理流程 圖 4 2 發(fā)送線程處理流程 4 2 2 設(shè)設(shè)置置控控制制模模塊塊 該模塊要實現(xiàn)遠程設(shè)定抄表集中器和采集器內(nèi)的參數(shù)以及處理控制中心的遠程控制 命令 它的實現(xiàn)就是將控制中心發(fā)送的參數(shù)設(shè)置命令和遠程控制命令以各自指定的協(xié)議 格式打包發(fā)送到遠端 由于控制命令屬于優(yōu)先發(fā)送命令 因此我們在設(shè)計時就在控制指 令前加入優(yōu)先級字段 指令發(fā)送前先進行優(yōu)先級判斷 這樣既保證控制指令的及時發(fā)送 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 精品文檔 又能根據(jù)用戶需要設(shè)置多種優(yōu)先級 實現(xiàn)多級控制 4 2 3 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理模模塊塊 該模塊包括數(shù)據(jù)庫和上層軟件 數(shù)據(jù)庫完成抄表數(shù)據(jù)的管理和二次處理 包括定期 更新和刪除數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計等 上層軟件則通過數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)從數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù) 將 數(shù)據(jù)匯總分析結(jié)果以表格 圖形的方式顯示出來 另外 上層軟件還應(yīng)具有定期生成報 表及打印報表功能 還可以在負荷超限時發(fā)出報警信號 4 3 Modem 的的軟軟件件設(shè)設(shè)計計 抄表器和 Mobitex 網(wǎng)絡(luò)之間必須經(jīng)過 Modem 通信模塊 M3000 來實現(xiàn)通信 因此 M3000 的的軟件部分所需要完成的功能主要有數(shù)據(jù)采集功能 數(shù)據(jù)傳輸功能 應(yīng)答功能 定時功能以及存儲功能等等 按照這些功能的要求 可以將基于 M3000 的軟件設(shè)計部分 分為三大模塊 通信模塊 定時模塊和存儲模塊 這三個模塊之間按照一定的控制應(yīng)答 機制協(xié)調(diào)工作 完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集 傳輸功能 我們主要研究了通信模塊部分的軟件 設(shè)計 4 3 1 通通信信模模塊塊 要完成通信模塊的設(shè)計 首先要了解各部分之間進行通信的規(guī)約 而通信模塊的主要 功能就是按照事先規(guī)定好的協(xié)議完成電表和 M3000 之間以及 M3000 與 Mobitex 網(wǎng)絡(luò)之間 的通信 其中電表和 M3000 之間的通信是串口通信 M3000 與 Mobitex 網(wǎng)絡(luò)之間的通信是 無線口通信 1 電能表與 M3000 之間的通信 電能表與 M3000 之間是按照 645 規(guī)約進行通信的 當(dāng) M3000 內(nèi)部的定時模塊到達預(yù)定 的時間時 就通過 RS 485 接口將電能表此刻的信息 包括電流 電壓等 采集過來 放 到 M3000 的 Flash 中 M3000 會自動判斷 Flash 中否有數(shù)據(jù) 如果有就調(diào)用由愛立信公司 提供的 API 封裝函數(shù) 對數(shù)據(jù)進行打包 然后通過無線口上傳到后臺處理中心 2 M3000與業(yè)務(wù)主站的通信規(guī)約 本文設(shè)計的抄表系統(tǒng)是基于 Mobitex 傳輸網(wǎng)絡(luò)的 在該無線專網(wǎng)中 M3000 與后臺數(shù) 據(jù)處理中心之間的數(shù)據(jù)傳輸采用的通