基于藍(lán)牙技術(shù)的電能計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)ppt課件

1、基于藍(lán)牙技術(shù)的電能計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于藍(lán)牙技術(shù)的電能計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 導(dǎo)師： 孫長海2010年10月18日1;.2論文的主要內(nèi)容 一、電能計(jì)量系統(tǒng) 二、藍(lán)牙技術(shù)研究 三、藍(lán)牙電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì) 四、結(jié)論與展望 3一、電能計(jì)量系統(tǒng) 電能計(jì)量系統(tǒng)是發(fā)電廠、供電企業(yè)及其他部門用于衡量自身和客戶電能消費(fèi)數(shù)量的計(jì)量?jī)x器和抄表儀器的總稱。它包括各種類型電能表，計(jì)量用的電壓、電流互感器及其二次回路、電能計(jì)量柜、箱和手持抄表器、IC卡及抄表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送裝置等。 電能是國民經(jīng)濟(jì)和人民生活極為重要的能源，電氣化程度和管理現(xiàn)代化水平是衡量一個(gè)國家發(fā)達(dá)與否的重要標(biāo)志。電力生產(chǎn)的特點(diǎn)是發(fā)電廠發(fā)電、供電部門供電、用戶用

2、電這三個(gè)部門連成一個(gè)系統(tǒng)，不間斷地同時(shí)完成。發(fā)、供、用電三方如何銷售與購買電能、如何進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)發(fā)電量、線損、煤耗、廠用電、供電量、用電量等各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算，同企業(yè)效益息息相關(guān)。因此，采用各種方法，提高電能計(jì)量的正確性，保證抄表人員能夠按照約定的抄表例日抄回計(jì)量裝置所統(tǒng)計(jì)的電量對(duì)發(fā)、供、用電三方有著重要的意義。4 1、用戶電能計(jì)量方法 按規(guī)定，大連供電公司每?jī)稍掳蠢諏?duì)居民用戶進(jìn)行一次電能計(jì)算，每月按例日對(duì)非居民用戶進(jìn)行一次電能計(jì)算，并以此為依據(jù)計(jì)算電能損耗，向用戶收取電費(fèi)，電能計(jì)算主要有三種方式： （1）人工抄表計(jì)量 抄表人員手持便攜式抄表器到客戶裝表處，抄出電能表

3、示數(shù)。這是最為古老的方式。 （2）IC卡抄表計(jì)量 采用預(yù)付費(fèi)式，用戶先用卡購電，然后才能使用。這種方式在大連的城市地區(qū)廣泛使用。 （3）遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表計(jì)量 電能用戶的用電量通過計(jì)量?jī)x表計(jì)量后，由采集器采集，采集器通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娏Σ块T的管理中心。 5 遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表計(jì)量方式的局限性遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表計(jì)量方式的局限性 （1）遠(yuǎn)程抄表需要額外安裝集中器和GPRS遠(yuǎn)傳裝置，每年需向電信公司支付一定數(shù)額的數(shù)據(jù)傳輸費(fèi)用，大連地區(qū)目前每年此項(xiàng)費(fèi)用達(dá)到上千萬元，過高的成本支出限制了它的大規(guī)模普及；此外，GPRS遠(yuǎn)傳裝置費(fèi)用較高，設(shè)備需要單獨(dú)的空間放置，對(duì)城市集中表箱比較適應(yīng)，集中表箱中至少有六塊表，一個(gè)集中器同時(shí)傳輸

4、六塊表的數(shù)據(jù)分?jǐn)偭顺杀?，但農(nóng)村地區(qū)平房計(jì)量裝置表箱較小，不更換表箱，就無法安裝集中器；同時(shí)一個(gè)集中器只能傳輸一至兩塊表數(shù)據(jù)，成本較高，經(jīng)濟(jì)性較差。 2、電能計(jì)量方式的局限性 6 （2）遠(yuǎn)程抄表的表計(jì)485接口和集中器之間信號(hào)傳輸受電磁干擾等問題影響，有一定的可靠性問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每次遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)，都有大約10的表計(jì)數(shù)據(jù)無法上傳，為確保用戶電量及時(shí)抄回，不影響電量損耗統(tǒng)計(jì)分析，必須進(jìn)行人工補(bǔ)抄。 由于遠(yuǎn)程抄表有自身的局限性，因此，靈活性較高、適應(yīng)性較強(qiáng)的人工電能計(jì)量方式仍是目前必不可少的計(jì)量方式。 2、電能計(jì)量方式的局限性 7 人工抄表計(jì)量方式的局限性人工抄表計(jì)量方式的局限性 （1）抄表人員使用抄表器

5、進(jìn)行電能計(jì)量時(shí)，讀出表計(jì)示數(shù)后須鍵入抄表器，按鍵錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致抄表錯(cuò)誤；農(nóng)網(wǎng)地區(qū)大量表計(jì)位于電線桿上3米高的地方，表箱視窗受風(fēng)吹日曬影響，污穢較多，示數(shù)讀取困難，登桿抄表費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還有可能發(fā)生安全問題。 （2）紅外線電能計(jì)量時(shí)，抄表人員須將抄表器紅外端口對(duì)準(zhǔn)表計(jì)紅外端口，中間不能有障礙物，若因環(huán)境限制（如表計(jì)位于狹窄通道中），則無法進(jìn)行抄表。 （3）IC卡電能計(jì)量時(shí)，抄表人員須將IC卡插入表中電卡插槽，若表計(jì)位置不當(dāng)（如位于封閉室內(nèi)），就難以抄表。 2、電能計(jì)量方式的局限性 83、研究新的抄表技術(shù)手段的必要性 企業(yè)降低電能損耗工作要求電能計(jì)量系統(tǒng)準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠和方便地計(jì)量、傳輸電能數(shù)據(jù)，同時(shí)為防

6、止抄表人員不按例日隨意抄表產(chǎn)生電量糾紛，供電企業(yè)對(duì)例日管理愈來愈嚴(yán)格，所有用戶例日均被計(jì)算機(jī)嚴(yán)格控制， 國家電網(wǎng)公司規(guī)定：居民客戶實(shí)抄率達(dá)99%以上，其他客戶實(shí)抄率要達(dá)到100%。但是，目前的電能計(jì)量方式受技術(shù)條件限制，均有一定的不足，影響了抄表工作的正常開展，因此，有必要引入新的技術(shù)手段，改善現(xiàn)有電能計(jì)量系統(tǒng)的不足，提高電能計(jì)量系統(tǒng)的性能，方便抄表工作，推動(dòng)供電企業(yè)營銷管理工作深入開展。 93、對(duì)新的抄表技術(shù)的研究 新的抄表系統(tǒng)應(yīng)該具有以下特點(diǎn)： 1、數(shù)據(jù)傳輸性能好，適應(yīng)城市、農(nóng)村不同的工作環(huán)境，方便抄表，可以穿越障礙物無線全向傳輸數(shù)據(jù)，確保抄表人員在不登高作業(yè)的情況下就可以抄到電桿上的表計(jì)

7、示數(shù)。 2、成本不高，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。 3、功耗低、輻射低，環(huán)保性能好。 4、易于使用，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確、可靠。 5、同現(xiàn)有的電能計(jì)量設(shè)備（如電能表、抄表器）有良好的兼容性，可以很方便的整合到現(xiàn)有的電能計(jì)量設(shè)備之中。 103、對(duì)新的抄表技術(shù)的研究 目前主要的無線傳輸技術(shù)手段有兩種：射頻和紅外線。紅外線技術(shù)目前發(fā)展地非常成熟，開發(fā)成本低，價(jià)格低廉，但是，紅外線只能進(jìn)行直線數(shù)據(jù)傳輸，不能全向傳輸數(shù)據(jù)，不符合上述要求，因此選擇射頻技術(shù)。射頻技術(shù)中，藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展得比較好，應(yīng)用廣泛，藍(lán)牙模塊體積很小，采用CSR芯片的V2.0+EDR藍(lán)牙適配器體積只有22*18*7mm，僅比手指甲大一點(diǎn)。低功耗，成本低，普

8、通藍(lán)牙芯片價(jià)格只有6.9元人民幣，輻射低等特點(diǎn)，因此，藍(lán)牙技術(shù)適用于開發(fā)新的電能計(jì)量系統(tǒng)。 114、藍(lán)牙技術(shù)對(duì)電能計(jì)量系統(tǒng)局限性的改進(jìn) 藍(lán)牙技術(shù)對(duì)遠(yuǎn)程抄表局限性的改進(jìn)藍(lán)牙技術(shù)對(duì)遠(yuǎn)程抄表局限性的改進(jìn) 遠(yuǎn)程電能計(jì)量系統(tǒng)可靠性問題的主要原因是：居民表將電能數(shù)據(jù)傳到集中器主要采用低壓電力線載波通信技術(shù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將數(shù)據(jù)調(diào)制到高頻載波上，經(jīng)功率放大后耦合到電力線上。此高頻信號(hào)經(jīng)電力線路傳輸?shù)浇邮辗?，接收機(jī)通過耦合電路將高頻信號(hào)分離，濾去干擾信號(hào)后放大，再經(jīng)解調(diào)電路還原成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。由于接收機(jī)無法完全消除電力線負(fù)荷電流對(duì)信號(hào)傳輸?shù)母蓴_作用，造成信號(hào)傳輸不穩(wěn)定，而且負(fù)荷電流愈大，信號(hào)愈不穩(wěn)定。若改

9、用藍(lán)牙技術(shù)，電能數(shù)據(jù)不經(jīng)低壓電力線直接無線傳輸?shù)郊衅鳎瑒t能有效解決信號(hào)干擾問題。124、藍(lán)牙技術(shù)對(duì)電能計(jì)量系統(tǒng)局限性的改進(jìn) 藍(lán)牙技術(shù)對(duì)人工抄表局限性的改進(jìn)藍(lán)牙技術(shù)對(duì)人工抄表局限性的改進(jìn) 抄表人員使用藍(lán)牙抄表器抄表時(shí)，工作效率和抄表質(zhì)量將極大提高。藍(lán)牙抄表器可直接搜索到附近區(qū)域表計(jì)，自動(dòng)進(jìn)行抄表，特別是位于電線桿上的表計(jì)和封閉室內(nèi)（院內(nèi)）的表計(jì)，抄表人員不需要爬桿或聯(lián)系戶主進(jìn)入室內(nèi)（院內(nèi)），只需接近到抄表有效距離，就可進(jìn)行抄表，這一點(diǎn)，對(duì)提高農(nóng)網(wǎng)地區(qū)平房電能表計(jì)的抄表質(zhì)量，保證抄表人員的人身安全尤為有效。 13二、藍(lán)牙技術(shù)研究 藍(lán)牙工作在全球通用的24GHz ISM頻段。為了保證在噪雜的無線環(huán)

10、境中安全可靠地工作，藍(lán)牙特別設(shè)計(jì)了“快速確認(rèn)”和”跳頻”方案以確保鏈路穩(wěn)定。與其他工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，從而使藍(lán)牙比其他系統(tǒng)都更穩(wěn)定。 藍(lán)牙系統(tǒng)支持兩種連接，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接，這樣形成了兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：微微網(wǎng)(Piconet)和散射網(wǎng)絡(luò)(scatternet)。在一個(gè)Piconet中，只有一個(gè)主單元(Mater)，最多支持七個(gè)從單元(slave)與Master建立通信。 藍(lán)牙技術(shù)傳送的三種功率類型為：100 mW，25mW和1mW。100mW的輻射距離是100m。 綜合以上分析，藍(lán)牙技術(shù)具有良好的設(shè)備兼容性和環(huán)境適應(yīng)能力，為不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸帶來極

11、大的便利，可以廣泛地應(yīng)用于工程領(lǐng)域。 141、藍(lán)牙協(xié)議棧 藍(lán)牙規(guī)范的核心部分就是協(xié)議棧。這個(gè)協(xié)議棧允許設(shè)備定位、互相連接并彼此交換數(shù)據(jù)，從而在藍(lán)牙設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)互操作性的交互式應(yīng)用。藍(lán)牙協(xié)議體系可以分為四層，包括核心協(xié)議層、替代電纜協(xié)議層、電話抨制協(xié)議層和選用協(xié)議層，每一層還包含一些具體的協(xié)議： （1）核心協(xié)議層：基帶（BB）、鏈路管理協(xié)議(LMP)、邏輯鏈路控制和適配協(xié)議(L2CAP)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)； （2）替代電纜協(xié)議：串行電路仿真協(xié)議(RFCOMM)； （3）電話控制協(xié)議：二元電話控制規(guī)范(TCS Binary)與AT命令(AT-command)； （4）選用協(xié)議：點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議(P

12、PP)、用戶數(shù)據(jù)報(bào)傳輸控制協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(UDPTCPIP)、目標(biāo)交換協(xié)議(0BEX)、無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)、無線應(yīng)用環(huán)境(WAF)、vCard、vCal。 151、藍(lán)牙核心協(xié)議 藍(lán)牙的核心協(xié)議由基帶、鏈路管理、邏輯鏈路控制與適應(yīng)協(xié)議和服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議等四部分組成。從應(yīng)用的角度看，射頻、基帶和LMP可以歸為藍(lán)牙的低層協(xié)議，它們對(duì)應(yīng)用而言是十分透明的。 （一）基帶協(xié)議 基帶協(xié)議確保各個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間的物理射頻連接，以形成微微網(wǎng)。 （二）鏈路管理協(xié)議 鏈路管理協(xié)議不但負(fù)責(zé)藍(lán)牙各設(shè)備間鏈路的建立和控制。還用于安全方而的鑒權(quán)和加密.另外還可以控制無線部分的能量模式和工作周期、微微網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備的連接狀態(tài)。 1

13、61、藍(lán)牙核心協(xié)議 （三）邏輯鏈路控制和適配協(xié)議 邏輯鏈路控制與適配協(xié)議完成基帶與高層協(xié)議間的適配，并通過協(xié)議發(fā)用、分割及重組操作為高層提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和分類提取。 （四）服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議 服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)是藍(lán)牙技術(shù)框架中非常重要的一個(gè)部分，它是所有應(yīng)用模型的基礎(chǔ)。任一藍(lán)牙應(yīng)用模型的實(shí)現(xiàn)都是利用某些服務(wù)的結(jié)果。 （五）替代電纜協(xié)議 串口是今天在計(jì)算機(jī)終端和通信終端設(shè)備上最常用的通信接口之一.大多數(shù)的串行通信都具有一條電纜，在串口之間傳輸數(shù)據(jù)。藍(lán)牙大線通信的目標(biāo)是替代電纜，支持串行通信及其相關(guān)應(yīng)用是電纜替代使用模型的重要特征。 171、藍(lán)牙核心協(xié)議 （六）電話控制協(xié)議 電話控制協(xié)議(TCS)包括二

14、進(jìn)制電話控制(TCS BIN)協(xié)議和一套電話控制命令(AT-Commands)。其中，TCS BIN定義了在藍(lán)牙設(shè)備間建立話音和數(shù)據(jù)呼叫所需的呼叫控制信令；AT commands則是一套可在多使用模式下用于控制移動(dòng)電話和調(diào)制解調(diào)器的命令，它由藍(lán)牙SIG組在ITU-TQ931的基礎(chǔ)上開發(fā)而成。 以上為藍(lán)牙核心協(xié)議，藍(lán)牙硬件通過核心協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能，并體現(xiàn)其技術(shù)特點(diǎn)。藍(lán)牙核心協(xié)議通過與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PPP）、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議/傳輸控制協(xié)議/萬維網(wǎng)協(xié)議（TCP/UDP/IP）、對(duì)象交換協(xié)議（OBEx）和天線應(yīng)用協(xié)議（WAP）等選用協(xié)議的共同使用，可以順利地實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)電話和藍(lán)牙終端機(jī)之間的數(shù)

15、據(jù)交換。 182、藍(lán)牙硬件模塊 在藍(lán)牙核心協(xié)議中，HCI 以上部分通常用軟件實(shí)現(xiàn)，包括邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）、串行電路仿真協(xié)議（RFCOMM）、鏈路管理協(xié)議(LMP)、替代電纜協(xié)議和電話控制協(xié)議；而HCI以下部分則用硬件實(shí)現(xiàn)，包括基帶協(xié)議（BB）和鏈路管理協(xié)議(LMP)，這部分也叫作藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中底層藍(lán)牙硬件模塊。 藍(lán)牙硬件模塊主要由射頻(RF)單元電路、基帶層(base band)電路和鏈路管理層(LMP，Link Manger Protocol)電路組成。 192、藍(lán)牙硬件模塊 （1）射頻(RF)單元 RF單元電路為藍(lán)牙技術(shù)提供了通信中物理層，也叫作藍(lán)牙收發(fā)器，通過2.4

16、GHz 微波，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流過濾和傳輸。藍(lán)牙協(xié)議提供了有關(guān)藍(lán)牙收發(fā)器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。 （2）基帶層電路 基帶層提供了基帶數(shù)字信號(hào)處理硬件，其功能是提供鏈路控制，因此也叫作基帶及鏈路控制層電路。通過基帶層電路，可以建立藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò)中物理鏈路，從而形成微微網(wǎng)(piconet)?；鶐又杏袃煞N物理鏈路，一種是面向連接同步鏈路(SCO)，另一種是異步無連接鏈路(ACL)。此外，基帶層還可為語音和數(shù)據(jù)分組提供不同水平前向糾錯(cuò)(FEC)或循環(huán)冗余度校驗(yàn)(CRC)處理，并可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。同時(shí)，基帶層電路還為不同類型數(shù)據(jù)(包括傳輸信息數(shù)據(jù)、鏈路管理和控制信息)提供特定信道。 202、藍(lán)牙硬件模塊 （3）鏈路管理層

17、(LMP)電路 鏈路管理層電路也叫作鏈路管理器電路，功能是提供鏈路管理通信協(xié)議。鏈路管理協(xié)議用來對(duì)鏈路進(jìn)行設(shè)置和控制，并負(fù)責(zé)建立和撤銷各藍(lán)牙設(shè)備間連接、功率控制以及認(rèn)證和加密，同時(shí)還控制藍(lán)牙設(shè)備工作狀態(tài)(保持hold、休眠park、呼吸sniff 和活動(dòng)active )。鏈路管理層主要功能由軟件完成，鏈路管理器電路提供運(yùn)行于藍(lán)牙設(shè)備處理器中軟件，鏈路管理器之間通信協(xié)議稱為鏈路管理協(xié)議(LMP) 。 21 藍(lán)牙硬件模塊結(jié)構(gòu)圖SRAMFlashCPU通 用 異 步收發(fā)器通 用 串 行接口測(cè)試模塊基帶控制器無線收發(fā)器 222、藍(lán)牙硬件模塊 藍(lán)牙硬件模塊由微處理器(CPU)、無線收發(fā)器(RF)、基帶控

18、制器(BB)、閃存(Flash程序存儲(chǔ)器)、通用異步收發(fā)器UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)、通用串行接口USB(Universal Serial Bus)及藍(lán)牙測(cè)試模塊組成。藍(lán)牙其中無線收發(fā)器（RF）、基帶控制器（BB）和鏈路管理層（LMP）為主要部分，目前大多數(shù)生產(chǎn)廠家都是利用片上系統(tǒng)技術(shù)SOC（System-On-Chip）將這三層功能模塊集嵌在同一塊芯片上。藍(lán)牙基帶控制器是關(guān)鍵部分，其主要功能是在微處理器控制下，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙基帶部分所有實(shí)時(shí)處理功能，包括負(fù)責(zé)對(duì)接收bit流進(jìn)行符號(hào)定時(shí)提取和恢復(fù)，分組頭及凈荷循環(huán)冗余度校驗(yàn)(CR

19、C)，分組頭及凈荷前向糾錯(cuò)碼FEC處理，加密和解密處理等；且能提供從基帶控制器到其它芯片接口。CPU一般采用RISC結(jié)構(gòu)嵌入式微處理器，以滿足對(duì)藍(lán)牙核心協(xié)議高速處理和大量數(shù)據(jù)bit流處理要求。Flash存儲(chǔ)器用于存放基帶和鏈路管理層中所有協(xié)議軟件。SRAM作為CPU 運(yùn)行空間，在工作時(shí)把Flash中軟件調(diào)入SRAM中處理。射頻收發(fā)器負(fù)責(zé)接收或發(fā)送高頻通信信號(hào)。UART和USB接口提供到HCI主機(jī)控制器接口傳輸層物理連接，是上層協(xié)議與藍(lán)牙硬件模塊進(jìn)行通信通道。藍(lán)牙測(cè)試模塊主要提供無線層和基帶層認(rèn)證和一致性規(guī)范，同時(shí)還管理產(chǎn)品生產(chǎn)和售后測(cè)試，為可選模塊。 23三、藍(lán)牙電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì) 目前電能計(jì)量

20、裝置主要有電能表、抄表器以及遠(yuǎn)傳系統(tǒng)的集中器等設(shè)備，電能表主要用于精確測(cè)量用戶各種電能參數(shù)，如電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、欠壓和斷相檢測(cè)、諧波分析等，它相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量終端，提供各項(xiàng)用戶電能數(shù)據(jù)；抄表器主要用于記錄電能表所測(cè)量的各項(xiàng)用戶電能參數(shù)，它相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)采集終端，抄表人員使用抄表器將用戶電能參數(shù)攜帶到供電企業(yè)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中集中進(jìn)行技術(shù)處理，遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的集中器也起到同樣的功能，只不過它通過無線系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，不需要人工攜帶至供電企業(yè)。 從上述分析可以看出，由于各種電能計(jì)量裝置功能配套，數(shù)據(jù)傳輸格式統(tǒng)一，因此，只要開發(fā)出統(tǒng)一的藍(lán)牙模塊，分別應(yīng)用至不同的電能計(jì)

21、量裝置中，即可實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙抄表的目的。 241、藍(lán)牙模塊 目前供應(yīng)商提供的藍(lán)牙模塊大致可分為2類，第1類為只實(shí)現(xiàn)了藍(lán)牙鏈路控制功能的模塊，第2類為藍(lán)牙鏈路控制與嵌入式HCI驅(qū)動(dòng)功能均已實(shí)現(xiàn)的模塊。這2類模塊包括一個(gè)RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))處理器，實(shí)現(xiàn)鏈路控制和HCI功能。 如果選用集成了鏈路控制與HCI驅(qū)動(dòng)功能的藍(lán)牙模塊，那么就可以在一個(gè)比較完整的平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)。如果主機(jī)具有USB或UART接口，在藍(lán)牙模塊與主機(jī)信號(hào)電平兼容的情況下，接口連接可以不需要其它輔助硬件電路。許多情況下，USB或UART接口集成在主機(jī)的核心芯片上，所以可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙模塊與主機(jī)的無縫接口。這種模型下的藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用開發(fā)，主

22、要工作集中在藍(lán)牙主機(jī)端軟件的實(shí)現(xiàn)上，包括HCI驅(qū)動(dòng)程序與傳輸層驅(qū)動(dòng)程序。正是由于這種藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)了嵌入式HCI協(xié)議，所以應(yīng)用開發(fā)可以直接從HCI層開始，避免了基帶與射頻的硬件實(shí)現(xiàn)，是一種全軟件式的開發(fā)模式，開發(fā)成果具有很好的可移植性。 25 藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)采集設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D LCD微控器鍵盤藍(lán)牙模塊主設(shè)備藍(lán) 牙 節(jié) 點(diǎn) 1（傳感器）藍(lán) 牙 節(jié) 點(diǎn) 2（傳感器）藍(lán) 牙 節(jié) 點(diǎn) 7（傳感器）261、藍(lán)牙模塊 上圖所示為藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)采集設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，它由主設(shè)備(或主節(jié)點(diǎn))及傳感器節(jié)點(diǎn)(處于激活狀態(tài)的最多7個(gè))構(gòu)成。主設(shè)備通過自動(dòng)或手動(dòng)搜索方式連接已設(shè)定的從設(shè)備，分別請(qǐng)求7個(gè)從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，然后將

23、其接收保存和實(shí)時(shí)顯示，在顯示屏LCD上顯示出從設(shè)備號(hào)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等。使用小鍵盤可以查看任意已連接設(shè)備的當(dāng)前數(shù)據(jù)。此外還可根據(jù)檢測(cè)物理參數(shù)類型設(shè)置測(cè)量單位和數(shù)據(jù)格式等；通過主設(shè)備RS-232接口，可將數(shù)據(jù)向上位機(jī)傳送。 271、藍(lán)牙模塊 上圖所示為藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)采集設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，它由主設(shè)備(或主節(jié)點(diǎn))及傳感器節(jié)點(diǎn)(處于激活狀態(tài)的最多7個(gè))構(gòu)成。主設(shè)備通過自動(dòng)或手動(dòng)搜索方式連接已設(shè)定的從設(shè)備，分別請(qǐng)求7個(gè)從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，然后將其接收保存和實(shí)時(shí)顯示，在顯示屏LCD上顯示出從設(shè)備號(hào)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等。使用小鍵盤可以查看任意已連接設(shè)備的當(dāng)前數(shù)據(jù)。此外還可根據(jù)檢測(cè)物理參數(shù)類型設(shè)置測(cè)量單位和數(shù)據(jù)格式等；通過主設(shè)備

24、RS-232接口，可將數(shù)據(jù)向上位機(jī)傳送。 281、藍(lán)牙模塊 藍(lán)牙模塊硬件主要由微控器、藍(lán)牙模塊、鍵盤顯示屏和電源等相關(guān)電路組成，主要實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)采集終端的功能。 論文設(shè)計(jì)的藍(lán)牙模塊以W77E58微控制器為核心，采用BC219159B藍(lán)牙接收模塊接受數(shù)據(jù),通過LCD液晶顯示、按鍵選擇進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)既可以以FAT文件格式保存至內(nèi)部存儲(chǔ)器中，又可以通過串口傳送給上位機(jī)電腦處理或保存。藍(lán)牙模塊的主要性能參數(shù)如下： 1、頻段: 2. 4GHz2. 48GHz, ISM Band； 2、藍(lán)牙協(xié)議:BlueToothV1. 2； 3、功率等級(jí):Class2 (+6dBm)； 4、操作電壓: 2. 7V3

25、. 3V； 5、支持端口:USB口、RS232口(最大波特率為1. 4Mbps)、AudioY音頻口、數(shù)字IO口12條,兩路模擬量輸入； 6、工作溫度: -40105。 29 藍(lán)牙模塊硬件圖 301、藍(lán)牙模塊 藍(lán)牙模塊硬件主要由微控器、藍(lán)牙模塊、鍵盤顯示屏和電源等相關(guān)電路組成，主要實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)采集終端的功能。 論文設(shè)計(jì)的藍(lán)牙模塊以W77E58微控制器為核心，采用BC219159B藍(lán)牙接收模塊接受數(shù)據(jù),通過LCD液晶顯示、按鍵選擇進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)既可以以FAT文件格式保存至內(nèi)部存儲(chǔ)器中，又可以通過串口傳送給上位機(jī)電腦處理或保存。藍(lán)牙模塊的主要性能參數(shù)如下： 1、頻段: 2. 4GHz2. 48

26、GHz, ISM Band； 2、藍(lán)牙協(xié)議:BlueToothV1. 2； 3、功率等級(jí):Class2 (+6dBm)； 4、操作電壓: 2. 7V3. 3V； 5、支持端口:USB口、RS232口(最大波特率為1. 4Mbps)、AudioY音頻口、數(shù)字IO口12條,兩路模擬量輸入； 6、工作溫度: -40105。 312、藍(lán)牙模塊工作流程 藍(lán)牙模塊工作流程如下：上電后主設(shè)備首先進(jìn)行初始化工作，包括鍵盤中斷，存儲(chǔ)器，串口中斷，顯示開機(jī)畫面，設(shè)置波特率，藍(lán)牙等初始化工作，然后進(jìn)入功能菜單，通過按鍵選擇需要執(zhí)行的功能，去調(diào)用相應(yīng)的程序執(zhí)行，這些操作功能包括搜索藍(lán)牙設(shè)備、連接或斷開藍(lán)牙設(shè)備、保存數(shù)

27、據(jù)、上傳數(shù)據(jù)等。按藍(lán)牙模塊工作流程要求，本設(shè)計(jì)采用MC51匯編語言編寫了微控制器77E58完成對(duì)藍(lán)牙HCI的初始化和控制程序，實(shí)現(xiàn)了主從設(shè)備的連接和傳感器數(shù)據(jù)收發(fā)。 323、應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的電子式多功能電能表 藍(lán)牙模塊完成開發(fā)后，即可將其應(yīng)用用電能計(jì)量設(shè)備，由于上述藍(lán)牙模塊已經(jīng)包括了控制器和鍵盤、顯示屏，可以完全實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的抄表器功能，因此，對(duì)藍(lán)牙抄表器的開發(fā)就不敷述，以下主要以藍(lán)牙電子式多功能電能表為例，對(duì)應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的電能表的開發(fā)進(jìn)行說明。 333、應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的電子式多功能電能表 目前電能表主要由檢測(cè)、計(jì)量、控制、存儲(chǔ)、顯示、鍵盤、通信接口和電源等部分組成，它通過專用計(jì)量芯片來檢測(cè)電信號(hào)，同

28、時(shí)配以CPU編程來實(shí)現(xiàn)多種功能。系統(tǒng)總體框圖如4.1所示。其中，檢測(cè)部分由精密電流互感器、電壓互感器和外圍處理電路組成，可將得到的電流、電壓、頻率、相位等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸入到計(jì)量芯片中。計(jì)量芯片通過對(duì)各個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)量，可將計(jì)量得到的各種電能參數(shù)輸入到控制部分(即CPU中)，然后由CPU中的程序決定它將那些參數(shù)經(jīng)過處理后送到存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存，同時(shí)送到顯示部分進(jìn)行顯示。顯示部分采用液晶顯示模塊。通信接口為紅外線抄表通信模塊和RS-485集中抄表通信模塊。 34 電子式多功能電能表總體結(jié)構(gòu)框圖 353、應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的電子式多功能電能表 由于電子式多功能電能表自身有CPU，而且各項(xiàng)功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)模塊化，因此，

29、在開發(fā)使用藍(lán)牙技術(shù)的電能表時(shí)，不需全部移植上文所介紹的藍(lán)牙模塊，只需將藍(lán)牙模塊及附屬電路移入即可，由于藍(lán)牙模塊和紅外線抄表通信模塊功能相近，因此，也可以直接將紅外線抄表通信模塊取消，用藍(lán)牙模塊代替。藍(lán)牙電子式多功能電能表通信方式切換電路見下圖。主控制器單元用一個(gè)I/O口來控制藍(lán)牙和RS-485通信方式的切換，9012、9014和若干電阻等器件組成互補(bǔ)開關(guān)。藍(lán)牙2.4GHz調(diào)制信號(hào)由CPU內(nèi)部分頻輸出 。36藍(lán)牙電子式多功能電能表通信方式切換電路 373、應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的電子式多功能電能表 藍(lán)牙通信和RS-485共用一個(gè)串行口（RxD/TxD）通信，由于串行口通信開始都有一低電平位（0），因此將藍(lán)

30、牙接收端（與485接收端用一三極管隔開）引到一中斷引腳INTP1，通過其引發(fā)的中斷可判斷串行口數(shù)據(jù)是否來自藍(lán)牙。發(fā)送時(shí)按對(duì)應(yīng)方式發(fā)送，使其不互相干擾。由于藍(lán)牙通信和遙控接收用同一接收管，因此在判斷藍(lán)牙來源的中斷中啟動(dòng)定時(shí)器INTTM4檢測(cè)藍(lán)牙接收端，并根據(jù)定時(shí)檢測(cè)遙控編碼；否則判定為藍(lán)牙產(chǎn)生的串行口接收中斷，并將定時(shí)檢測(cè)關(guān)閉。 藍(lán)牙2.4GHz調(diào)制信號(hào)由CPU內(nèi)部分頻輸出因藍(lán)牙發(fā)送字節(jié)之間可選有1520ms的延時(shí)，而485通信則不需要延時(shí)。數(shù)據(jù)發(fā)送在發(fā)送中斷中進(jìn)行，藍(lán)牙通信在發(fā)送操作后立即關(guān)閉發(fā)送中斷允許，待延時(shí)時(shí)間到后再允許發(fā)送中斷。 384、藍(lán)牙計(jì)量系統(tǒng)工作流程 藍(lán)牙計(jì)量系統(tǒng)工作流程如下： 1