基于LM3S5749的自动抄表集中器数字解调的设计与实现

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随着经济社会的高速发展,水表、电表和气表等家用仪表的数量迅速增多,传统的抄表方式由于容易抄表错误、抄表操作难以统一和耽误时间等缺点,已经很难满足社会发展的需求。人工抄表已经逐渐被自动抄表所代替。集中器作为自动抄表系统中的中间枢纽,是自动抄表系统的核心部件。它主要功能是对各仪表的数据进行采集、存储与管理,能立即向上位机传送抄表数据并执行上位机发送的命令。故而,增强多对象集中器的数据处理能力,及时完成上下行通信是自动抄表系统当前急需解决的难题。Meter-Bus总线技术是一种专门应用于公共事业仪表的总线技术,现已广泛应用于自动抄表系统中。Mete-Bus采用的是两线制,两根线既传输电源,也传输下行电压和上行电流调制的信号。传统方案中的上行电流解调前级,是由RC模拟滤波器和参考电平组成。这种方案中RC滤波器的截止频率,一方面会因为电容和电阻的温漂而发生基线漂移;另一方面会因为元件值的误差而产生较大的差异。以上缺点导致了每次方案实施时都要重新调整参考电平,为生产和施工带来了极大的不便。本文针对上述问题提出来一种上行电流的数字解调方案,思路是利用低成本、高可靠性的Cortex-M3处理器(LM3S5749)的数字信号处理能力协同其内部高速ADC进行数字电流解调。能够有效解决了上述问题,并将传统集中器中由运算放大器和比较器组成的Meter-Bus电流解调后级嵌入其中,增强了系统适应不同环境的能力,成功地应用于自动抄表系统的集中器中。
摘要第3-4页
Abstract第4-5页
目录第6-8页
第一章 绪论第8-15页
    1.1 论文研究背景第8页
    1.2 远程自动抄表技术第8-12页
        1.2.1 远程自动抄表技术简介第8-9页
        1.2.2 国内外抄表系统的发展状况第9-10页
        1.2.3 各种自动抄表中集中数据采集的模式比较第10-12页
    1.3 本文的研究思路及作者的工作第12-13页
    1.4 论文结构第13-15页
第二章 METER-BUS总线技术介绍及数字解调原理第15-30页
    2.1 仪表总线Meter-Bus的详细介绍第15-16页
        2.1.1 Meter-Bus仪表总线简介第15页
        2.1.2 Meter-Bus仪表总线的优点第15-16页
    2.2 仪表总线Meter-Bus的原理第16-19页
        2.2.1 仪表总线Meter-Bus的工作原理介绍第16-17页
        2.2.2 Meter-Bus仪表总线电压的调制方式介绍第17-18页
        2.2.3 Meter-Bus仪表总线电流的调制方式介绍第18-19页
    2.3 数字解调的优点第19-24页
        2.3.1 模拟解调的方式及弊端第19页
        2.3.2 数字解调的方式第19-20页
        2.3.3 滤波器的选择第20-22页
        2.3.4 Matlab的比较分析第22-24页
    2.4 数据的传输与读取第24-27页
        2.4.1 数据的传输第24-25页
        2.4.2 数据的读取—TSS721芯片的简单说明第25-27页
    2.5 集中器的通信协议标准第27-30页
        2.5.1 帧格式第27页
        2.5.2 系统应用于实际之中所涉及的帧结构问题第27-30页
第三章 自动抄表系统的总体设计第30-34页
    3.1 集中器的作用第30页
    3.2 线号器的作用第30-31页
    3.3 上位机通讯任务第31-32页
    3.4 仪表命令包的构成第32-34页
第四章 集中器的硬件设计第34-40页
    4.1 集中器的硬件原理介绍第34-35页
    4.2 Cortex-M3内核介绍第35页
    4.3 以LM3S5749为核心的CPU系统第35-38页
    4.4 电源电路的设计第38页
    4.5 Meter-Bus下行电压调制电路第38-40页
第五章 集中器的软件设计第40-47页
    5.1 集中器软件开发平台介绍第40-41页
    5.2 集中器软件整体流程设计第41-43页
    5.3 集中器数字解调的流程设计第43-45页
    5.4 LabVIEW与数据接收显示的设计第45-47页
        5.4.1 LabVIEW简介第45-46页
        5.4.2 数据接收显示模块的设计第46-47页
第六章 集中器操作的仿真及实物测试第47-54页
    6.1 集中器操作的Matlab仿真第47-49页
    6.2 集中器操作的LabVIEW测试第49-50页
    6.3 集中器实物测试分析第50-54页
第七章 总结和展望第54-56页
    7.1 总结第54页
    7.2 展望第54-56页
附录A 集中器电路板实物第56页
附录B 线号器电路板实物第56-57页
附录C 仪表测试台实物图第57-58页
参考文献第58-60页
致谢第60页
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