嵌入式电源监控系统的设计与实现

论文摘要

随着通信事业的发展,通信系统中的电源系统容量越来越大,结构也越来越复杂,为了保证通信系统的稳定运行,电源系统的可靠性是非常重要的。为了提高电源系统运行的可靠性,除了对电源本身做出改进,降低故障率以外,对电源系统运行状况进行监控也十分重要。目前通信电源监控系统实行多级集中监控方式,一般分为前端现场,区域和城市三级,这样做可以提高维护人员的工作效率,有助于故障的快速定位,保证及时排除故障。在前端现场部分,通信电源监控系统利用监控节点对通信电源系统和各种环境变量实现监控。另外,监控中心可以发送控制信息给各监控节点,控制电源系统的运行。各监控节点一般采用RS485串行总线与前置计算机进行通信,该总线存在着通信速率较低,难以实现点对点自由通信及组网难度较高等缺点,并且无法直接与前置计算机实现通信,需要进行协议的转换,如采用串口卡转换到计算机系统总线,这样成本较高。以太网技术作为一种功能强大的通信技术己经广泛的应用于办公自动化和数字商务领域,正在向工业自动化、仪表自动化和楼宇自动化等领域发展。传统的嵌入式以太网解决方案多采用16或32位微处理器,这也正是目前大多数嵌入式以太网通信的应用成本居高不下、难以推广的原因。考虑到监控领域中网络通信应用模式相对单一,本方案在保证其性能的基础上,对以太网通信协议进行最大限度的精简,然后采用高性价比的8位微处理器进行实现。文中对如何实现廉价的以太网总线通信进行了分析,对怎样实现以太网的硬件接口进行了描述,同时,在微处理器上移植了uC/OS-II嵌入式操作系统,并使用两种方式实现通信模块的软件部分。此系统在使用时有很好的灵活性,它即可以作为通信模块与传统的仪表设备相连,为其提供以太网通信接口,又可以通过扩展系统的外围电路来完成一定的数据采集、存储、分析和处理工作,使系统可以像一个独立的网络工作站一样来运行。最后,本文利用8051单片机与RTL8019AS网络接口芯片组成采集与通信节点,利用PC机作为前置计算机,对系统方案进行了验证,实现了监控系统的高速数据传输。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 通信电源系统的发展状况
• 1.2 通信电源监控系统的发展状况
• 1.2.1 电源监控系统的早期发展
• 1.2.2 第二代电源监控系统
• 1.2.3 通信电源监控系统的主要监测内容
• 1.2.4 电源监控系统的发展前景
• 1.3 本设计选题依据及研究内容
• 1.4 本章总结
• 第二章 系统硬件部分设计
• 2.1 以太网总线
• 2.1.1 常用总线标准
• 2.1.2 以太网总线
• 2.2 利用RTL8019AS 与8051 实现网络接口
• 2.2.1 RS8019AS 芯片介绍
• 2.2.2 RS8019AS 接口电路设计
• 2.3 8051 系统扩展及AD 转换电路
• 2.4 本章总结
• 第三章 单片机系统软件部分的设计
• 3.1 嵌入式操作系统uC/OS-II 的移植
• 3.1.1 实时系统及实时内核
• 3.1.2 uC/OS-II 实时内核
• 3.1.3 采用uC/OS-II 内核的好处
• 3.1.4 uC/OS-II 在8051 上的移植
• 3.2 软件系统的整体结构
• 3.3 软件系统的实现
• 3.3.1 数据采集任务的实现
• 3.3.2 第一种方法实现单片机的通信模块
• 3.3.3 第二种方法实现单片机的通信模块
• 3.4 本章总结
• 第四章 前置机软件部分的设计
• 4.1 前置计算机软件通信功能的实现
• 4.1.1 第一种方法中前置计算机与单片机通信功能的实现
• 4.1.2 第二种方法中前置计算机与单片机通信功能的实现
• 4.1.3 前置计算机与上级监控中心通信功能的实现
• 4.2 前置计算机数据处理功能的实现
• 4.2.1 数据库表的设计
• 4.2.2 创建数据源
• 4.2.3 使用ODBC 操作数据库
• 4.3 前置计算机图形显示功能的实现
• 4.4 本章总结
• 第五章 实验验证及结果
• 5.1 实验器材及工具
• 5.2 对第一种方法的验证
• 5.3 对第二种方法的验证
• 5.4 对监控节点数据采集性能的分析及验证
• 5.5 本章总结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献