基于GPRS的电能抄表终端设计与实现

发布时间：2017-09-20 06:27

  本文关键词：基于GPRS的电能抄表终端设计与实现

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【摘要】：智能抄表系统是近些年逐渐发展并成为主流的抄表系统,通常由计量表、采集器,抄表终端和计算机主站系统组成。抄表终端抄收采集器采集到的电能数据,汇总处理后传送到计算机主站上,取代传统的人工抄表方式。该种抄表方式具有节省人工、抄表数据准确可靠等特点。智能抄表系统符合未来智能电网发展的要求,在无线网络和大数据时代背景下,可以优化电网管理。因此研究远程智能抄表系统有很好的应用前景。本文采用TI公司的Cortex-A8处理器DM3730为主控制器,采用Sony Ericsson公司的GPRS无线通信模块GR47为核心,设计开发了新一代远程智能抄表终端。该智能终端可以提供一种投资少、通信准确可靠、性能高的远程抄表和控制方案,对用户端的用电数据进行有效的、及时和准确的采集、统计与分析。本文首先对智能抄表系统的研究背景和发展现状进行了分析和研究。指出了上一代抄表器的发展瓶颈。其次分析比较了常见的电能数据传输方式,最终选则通过GPRS无线通信方式进行数据传输。论文中详细分析了该终端的硬件方案,重点探讨了各个功能模块的电路,给出了详细的设计方案。对PCB设计进行分析,对电路板的叠层设计、电源的布局布线、时钟信号和复位信号的布线重点分析。论文最后对系统的启动测试进行研究,分析了Linux系统启动所需的U-boot、Kernel以及文件系统的移植和制作方式,并进行系统的启动测试,为软件设计人员提供了可靠的硬件环境。本文最后对所做的工作进行总结,指出不足之处以及进一步研究的方向。
【关键词】：智能抄表 DM3730控制器 GPRS无线通信 嵌入式Linux系统
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM933.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 选题的背景及意义9-10
• 1.2 国外智能抄表发展现状10-11
• 1.3 国内智能抄表发展现状11
• 1.4 本文的主要工作和创新点11-12
• 1.5 本文的主要内容和结构安排12-13
• 2 智能远程抄表系统的技术分析13-19
• 2.1 远程抄表系统结构13-14
• 2.2 常见的几种电力通信传输方式14-16
• 2.2.1 光纤通信传输14
• 2.2.2 电力线载波传输14-15
• 2.2.3 电话线通信传输15
• 2.2.4 GPRS通信传输15-16
• 2.3 基于GPRS通信的智能抄表系统结构16-17
• 2.4 电能采集表与智能终端之间信号传输方式17-18
• 2.5 本章小结18-19
• 3 基于GPRS电能抄表终端的硬件设计19-36
• 3.1 采集终端方案的对比选择19
• 3.2 主控制器的对比选择19-21
• 3.3 DM3730主处理器介绍21-22
• 3.4 采集终端的硬件结构设计22-23
• 3.5 系统硬件各部分原理图设计23-35
• 3.5.1 FLASH与DDR部分电路原理图23-25
• 3.5.2 电源管理系统原理图25-27
• 3.5.3 DM3730电源管理和上电时序控制电路27-28
• 3.5.4 JTAG边界扫描测试接口28-29
• 3.5.5 断电控制电路原理图29
• 3.5.6 百兆以太网接口电路原理图29-30
• 3.5.7 外部存储电路原理图30-31
• 3.5.8 RS485接口电路原理图31-32
• 3.5.9 RS232接口电路原理图32
• 3.5.10 时钟模块32-33
• 3.5.11 系统复位模块33-34
• 3.5.12 GPRS模块接口34-35
• 3.6 本章小节35-36
• 4 终端的印制电路板设计36-47
• 4.1 叠层设计36-38
• 4.2 填充材料的选择38
• 4.3 整体布局布线38-41
• 4.4 DDR分组等长布线41-42
• 4.5 关键复位信号和时钟信号布线42-43
• 4.6 硬件部分的调试43-46
• 4.6.1 PCB的设计检查与焊接43-44
• 4.6.2 系统的上电调试44-45
• 4.6.3 各个接口电路部分的调试45-46
• 4.7 本章小结46-47
• 5 智能抄表终端的软件设计47-58
• 5.1 嵌入式Linux操作系统47
• 5.2 系统启动过程47-49
• 5.3 搭建开发环境49-50
• 5.4 编译启动代码50-56
• 5.4.1 一级启动代码X-loader编译和移植50
• 5.4.2 二级启动代码U-boot的编译和移植50-53
• 5.4.3 Linux2.6.30版本内核的移植和裁剪53-55
• 5.4.4 UBIfs文件系统生成55-56
• 5.5 软件系统调试56-57
• 5.5.1 基于Linux系统的应用程序调试56-57
• 5.5.2 以太网数据传输业务调试57
• 5.6 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-61
• 附录A 附录内容名称61-62
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63-64

【共引文献】

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本文编号：886419