电力载波通信抄表集中器硬件设计.doc
《电力载波通信抄表集中器硬件设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力载波通信抄表集中器硬件设计.doc(46页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、毕毕 业业 论论 文文 (设(设 计)计) 用用 纸纸 继续教育学院 第1页 毕业论文(设计)开题报告 论文题目:论文题目: 电力载波通信抄表集中器硬件设计电力载波通信抄表集中器硬件设计 学学 院院: : 继续教育学院继续教育学院 专专 业业: 电气工程及自动化电气工程及自动化 学生姓名:学生姓名: 学学 号:号: 指导教师:指导教师: 职职 称:称: 讲师讲师 2017 年 4 月 10 日 毕毕 业业 论论 文文 开开 题题 报报 告告 毕毕 业业 论论 文文 (设(设 计)计) 用用 纸纸 继续教育学院 第2页 1 1、本课题的研究意义本课题的研究意义: 随着我国电力事业的迅速发展,传统
2、的用电抄收管理方式己经不能满足市 场需求。本文在大量收集查阅国内外有关远程抄表系统资料、深入用户及用电 管理部门广泛调研的基础上,提出了一种采用低压电力线载波通信技术的远程 自动抄表系统。该系统具有三层网络结构,即上位机管理系统、集中器和载波 电表。重点分析研究了集中器及其与各组成部分的通信。由于我国低压电力线 上存在的高削减、高噪声、高变形,必须采用特殊的通信技术。 2、本课题的基本内容简介本课题的基本内容简介: 本文首先分析了高频信号在电力线中的传输特性;重点讨论了扩频通信技 术在电力线载波通信中的应用;深入研究了以扩频调制解调技术通信技术为基 础的、高性能的电力线载波专用 MODEM 芯
3、片 SSC P300 的内部工作原理。在 此基础上,采用 SSC P300 实现了远程抄表系统中集中器与终端载波电表之间可 靠的数据传输。集中器是连接上位机与终端载波电表之间的枢纽,起着上传下 达的作用。根据中华人民共和国电力行业标准规定的集中器的主要功能及性能 指标要求,本文重点研究设计了集中器的硬件系统。其中硬件系统主要包括主 控制器、外部扩展数据存储器、时钟模块、看门狗模块、上位机通信接口电路 以及电力线载波通信电路及其外围电路等。 毕毕 业业 论论 文文 开开 题题 报报 告告 毕毕 业业 论论 文文 (设(设 计)计) 用用 纸纸 继续教育学院 第3页 3 3、论文提纲:、论文提纲:
4、 1)绪论 2)电力线载波通信技术 3)电力载波抄表系统总体设计 4)力载波抄表集中器的硬件设计 结论 谢辞 参考文献 4 4、研究进程计划及时间安排:、研究进程计划及时间安排: 工作进程工作进程 时间时间 拟定论文题目开题 1 月 15 日2 月 15 日 查找论文所需相关资料 2 月 16 日3 月 16 日 初稿完成 3 月 17 日4 月 1 日 与指导老师联系进行修改及指导 4 月 2 日4 月 30 日 最终定稿 5 月 1 日5 月 15 日 毕毕 业业 论论 文文 开开 题题 报报 告告 毕毕 业业 论论 文文 (设(设 计)计) 用用 纸纸 继续教育学院 第4页 5 5、参考
5、文献目录:、参考文献目录: 1 李华.MCS-51 系列单片机实用接口技术M.北京:北京航天航空大学出版社,1993. 2 张鑫.单片机原理及应用M.北京:电子工业出版社,2005. 3 庹华荣.基于扩频技术的电力线调制解调器设计D.安徽:合肥工业大学,2005. 4 于晶晶.电力载波远程抄表系统的研究D.西安:西安科技大学,2006. 5 李志俊.基于扩频载波芯片SSC P300的小区自动抄表系统D.武汉:武汉理工大学, 2005. 6 易小龙.电力载波通信技术在远程自动抄表系统中的应用J. 应用科技,2001, 28 (1):17-18. 7 潘超群.单片机控制技术在通信中的应用MCS-5
6、1M.北京:电子工业出版社,2008. 8 潘丽珍.电力线载波通信技术在远程抄表系统集中器中的应用研究D.太原:太原理 工大学,2005. 9 刘思久,王伟.基于P300芯片组的电力线载波通信模件开发J.电器与仪表,2003, 40(456):37-41. 10 康光华.电子技术基础 模拟部分(第5版)M.北京:高等教育出版社,2006. 11 蒋瑞兰.低压扩频远程电能集抄系统研究D.兰州:兰州理工大学,2006. 12 温明.基于公众电话网的远程数据采集系统的设计与实现D.哈尔滨:哈尔滨工程大 学,2003. 13 夏为民. 扩频技术在电力线载波通信中的应用研究M.南京:南京理工大学,200
7、2. 14 佟云峰.时钟芯片DS12887在单片机系统中的应用J. 昆明冶金高等专科学校学报, 2001, 17(1):44-46. 15 刘刚,韩恒,郝紫阳.DS12887在测量仪表中的应用J.安康学院学报, 2007,19(2):83-86. 6 6、指导教师审阅意见:、指导教师审阅意见: 同意开题 毕毕 业业 论论 文文 (设(设 计)计) 用用 纸纸 继续教育学院 第5页 电力载波通信抄表集中器硬件设计电力载波通信抄表集中器硬件设计 毕毕 业业 论论 文文 (设(设 计)计) 用用 纸纸 继续教育学院 第6页 摘 要 随着我国电力事业的迅速发展,传统的用电抄收管理方式己经不能满足市场需
8、 求。本文在大量收集查阅国内外有关远程抄表系统资料、深入用户及用电管理部门 广泛调研的基础上,提出了一种采用低压电力线载波通信技术的远程自动抄表系统。 该系统具有三层网络结构,即上位机管理系统、集中器和载波电表。重点分析研究 了集中器及其与各组成部分的通信。由于我国低压电力线上存在的高削减、高噪声、 高变形,必须采用特殊的通信技术。 本文首先分析了高频信号在电力线中的传输特性;重点讨论了扩频通信技术在 电力线载波通信中的应用;深入研究了以扩频调制解调技术通信技术为基础的、高 性能的电力线载波专用 MODEM 芯片 SSC P300 的内部工作原理。在此基础上,采 用 SSC P300 实现了远
9、程抄表系统中集中器与终端载波电表之间可靠的数据传输。集 中器是连接上位机与终端载波电表之间的枢纽,起着上传下达的作用。根据中华人 民共和国电力行业标准规定的集中器的主要功能及性能指标要求,本文重点研究设 计了集中器的硬件系统。其中硬件系统主要包括主控制器、外部扩展数据存储器、 时钟模块、看门狗模块、上位机通信接口电路以及电力线载波通信电路及其外围电 路等。 关键词:电力线载波;扩频通信技术;集中器;抄表系统;高频信号 毕毕 业业 论论 文文 (设(设 计)计) 用用 纸纸 继续教育学院 第7页 Abstract With the rapid development of our country
10、 electric power industry, the traditional electricity copy management way already can not satisfy the market demand. In this paper, in a large collection of information about the remote meter reading system at home and abroad In-depth users and power management on the basis of extensive research, th
11、is paper proposes a using low voltage power line carrier communication technology of remote automatic meter reading system. The system has three layers of network structure, namely the PC management system of concentrator and carrier electric meter concentrator and its injection were mainly discusse
12、d and the communication of each component. Concentrator and its injection were mainly discussed and the communication of each component Because our country on the low voltage power line with high cutting noise of the existence of deformation, must use the special communication technologies. This pap
13、er first analyzes the transmission characteristics of high frequency signal in the power line; Focus on the spread spectrum communication technology in the application of power line carrier communication; Deeply studied on the basis of the spread spectrum demodulation technology communication techno
14、logy of the high performance of power line carrier MODEM chip dedicated the internal working principle of SSC P300. On this basis, the remote meter reading system was realized using the SSC P300 concentrator and reliable data transmission between terminal carrier electric meter concentrator is conne
15、cted to the PC and terminal hub between carrier electric meter, to play the role of a transmission. According to the regulations of the electric power industry standard of the Peoples Republic of China of the main functions of the concentrator and the performance index requirements, this article foc
16、uses on design on the hardware system of concentrator The hardware system mainly includes the main controller external clock module extension data storage Watchdog module upper machine communication interface circuit and the power line carrier communication circuit and peripheral circuit, etc. Key w
17、ords: power line carrier; spread spectrum communication technology; concentrator; meter reading system 毕毕 业业 论论 文文 (设(设 计)计) 用用 纸纸 继续教育学院 第8页 目 录 摘摘 要要1 ABSTRACT2 第第 1 章章绪绪 论论 5 1.1电力线载波通信的意义及发展状况5 1.2低压电力线通信的特点5 1.3国内外研究现状和动态6 1.4设计电力载波抄表集中器的目的和意义7 1.5课题的可行性分析7 1.6本文的主要任务8 第第 2 章章电力线载波通信技术电力线载波通信技术
18、9 2.1电力线载波通信中信号传输特性分析9 2.2常用的低压电力线载波通信技术10 2.3扩频通信技术11 2.3.1扩频通信的工作原理.11 2.3.2扩频通信的特点.12 2.4电力线载波通信的实现12 2.4.1国外的电力线载波专用 Modem 芯片 12 第第 3 章章电力载波抄表系统总体设计电力载波抄表系统总体设计 15 3.1自动抄表系统的组成15 第第 4 章章电力载波抄表集中器的硬件设计电力载波抄表集中器的硬件设计 18 4.1电力线载波远程抄表系统集中器的硬件设计18 4.1.1集中器的功能及技术指标.18 4.1.2集中器的结构框图.18 4.2集中器主控器的设计19 4
19、.2.1主控器的作用.19 4.2.2主控器的选型.20 4.2.3单片机 W77E58 的简单介绍.20 4.3数据存储器的扩展23 4.3.1数据存储器 RAM 的选择23 4.3.2硬件电路设计.24 4.3.3存储器的掉电保护.25 4.4时钟模块26 4.4.1设计思想.26 4.4.2时钟模块的选择.26 4.4.3时钟模块与单片机的连接.27 4.5电力线载波通信电路设计27 4.5.1载波通信芯片 SSCP300 的发送与接收原理 .29 4.5.2单片机与 SSCP300 通信的控制工作过程 .31 4.5.3 RS-232/RS485 接口标准.32 4.6主控器与 MOD
20、EM 通信接口 33 4.6.1 MODEM 简介34 毕毕 业业 论论 文文 (设(设 计)计) 用用 纸纸 继续教育学院 第9页 4.6.2主控器与 MODEM 通信接口电路 .34 4.7电源电路36 4.8本章小结37 结结 论论38 致致 谢谢39 参考文献参考文献40 毕毕 业业 论论 文文 (设(设 计)计) 用用 纸纸 继续教育学院 第10页 第 1 章 绪 论 1.1 电力线载波通信的意义及发展状况 当今世界,作为输送能源的电力线是一个近乎天然、入户率绝对第一的物理网 络。而电力线现在的功能仅仅是传送电能,如何利用网络资源潜力,在不影响传输 电能的基础上实现窄带通信或宽带通信
21、,使之成为继电信、电话、无线通信和卫星 通信之后的又一通信网,是多年来国内外科技人员的又一目标。要使电力网成为一 个新的通信网,技术手段只有载波通信。电力线载波通信就是以电力网作为信道, 实现数据传递和信息交换。因为电源线路是每个家庭最为普通也是覆盖最为宽广的 一种物理媒介,其覆盖面超过有线电视网络甚至电话线路,同时由于利用现有的电 力网实现数字通信,可以大大减少通信网建设的费用,因而利用电源线路实现数据 通信的技术有着可观的经济效益和应用前景。 电力线载波通信又分为 35KV 以上的高压载波通信、10KV 配电网的载波通信 和民用(400V 以下)电力线载波通信。在技术上高压载波通信主要为业
22、内业务通信, 由于网络专一性,其简单的数据通信在国内外基本成熟,进入千家万户的民用电力 网才是最大的通信物理网络。但在该网络上实现通信一直是全世界科技工作者的研 究课题。由于低压电力线上实现通信又很多技术难点,如网络不规范、节点多、隔 离多、随机干扰等。也可以说民用电力网对通信而言是一个不确定、无规则、网络 特性呈拓扑特性的非标准通信网,是通信网络的一大挑战课题。本文研究的对象正 是低压电力线通信。 1.2 低压电力线通信的特点 总的说来,低压电力线信道的特点主要包括下面几个方面的内容: (1) 噪声和干扰大 低压电力线网络中,各式各样的家用电器和办公设备产生的噪声和干扰严重污 染着电力线通信
23、环境。己有的研究结果表明,噪声的大量存在是实现数据在低压电 力线上优质传输的主要障碍之一。现在把各种噪声干扰主要来源归纳为 4 个方面: (a) 可控硅器件和一些电源电路产生的 60Hz 的倍频谐波(注:美国电力线频率为 60Hz); 毕毕 业业 论论 文文 (设(设 计)计) 用用 纸纸 继续教育学院 第11页 (b) 平滑频谱噪声,其频谱平坦,可以看作有限带宽的白噪声,家电中的小电 机是产生这类噪音的根源; (c) 单脉冲干扰,通常由开关切换、闪电、温度调节器或电容充放电引起; (d) 非同步周期噪声,如电视的行扫描频率对电网的干扰。 (2) 信号衰减大 信号在电力线上传输过程中的衰减是低
24、压载波通信遇到的另一难点。同时,由 于低压配电网直接面向用户,负荷情况复杂,各节点阻抗不匹配,所以信号会产生 反射、谐振等现象,使得信号的衰减变得极其复杂。信号的衰减随着传输距离的增 加而增加,同时,信号的衰减与频率、工频电源的相位有关,一般来说,随着频率 的增加,信号的衰减也将增加,而在某些特殊的频段,由于反射、谐振及传输线效 应等的影响,衰减会出现突然剧增。在 100- 400kHz 频带内,信号的平均衰减为 40dB,标准偏差为 20dB。 (3) 随机性和时变性 低压电力线直接面向用户的特点导致其干扰具有随机性和时变性,这是低压载 波通信面临的又一挑战。由于用户负荷的随机接入和切除,网
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电力 载波通信 集中器 硬件 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-2053950.html