基于gsm冰凍監(jiān)測(cè)儀的系統(tǒng)研究開題報(bào)告

1、<p>　山東建筑大學(xué)</p><p>　　一、選題的依據(jù)及意義：</p><p>　　電能質(zhì)量問題是電力市場(chǎng)環(huán)境下供用電雙方都關(guān)心的一個(gè)問題，隨著精密電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電能質(zhì)量問題更得到了廣大電力用戶的關(guān)注，電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)評(píng)估是電力市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的必然要求，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電能質(zhì)量的全面監(jiān)測(cè)，提高對(duì)污染性負(fù)荷用戶的有效監(jiān)督，是提高供電質(zhì)量的基礎(chǔ)隨著我國(guó)電力市場(chǎng)的逐步建立，對(duì)電能質(zhì)量提出了

2、越來越高的要求。電力用戶也要求高質(zhì)量的電能來保證其設(shè)備、儀器和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。但是，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，一方面，由于電力電子設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，特別是各類沖擊負(fù)荷和非線性負(fù)荷容量的不斷擴(kuò)展，使得電網(wǎng)中電壓波形發(fā)生畸變，電壓波動(dòng)、閃變和三相不平衡等問題時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重地影響了電能質(zhì)量;另一方面，由于人們?cè)絹碓蕉嗟厥褂镁芎蛷?fù)雜的電子設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備以及各種過程控制系統(tǒng)來處理和管理工作過程和事務(wù)。這就要求高質(zhì)量和高可靠性的

3、配電系統(tǒng)，以提供與之相適應(yīng)的電能。而且，隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展以及電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，電力運(yùn)行對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)化水平的要求和安全性的要求越來越高，電力調(diào)度需要各種功能更為齊全、操作更為簡(jiǎn)便的各種電力檢測(cè)儀器儀表。但是，目前為止用于監(jiān)測(cè)電網(wǎng)用戶端電能質(zhì)量的儀器儀表并沒有普及</p><p>　　二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：</p><p>　　目前電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)傾向于采

4、用永久性的固定設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，對(duì)于固定電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備而言，需要綜合考慮成本和性能進(jìn)行專門的研制?；谖⑻幚砥鞯闹悄芑娔苜|(zhì)量在線監(jiān)測(cè)設(shè)備采用嵌入式系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在設(shè)計(jì)上具有在線監(jiān)測(cè)、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)時(shí)性好和成本低的特點(diǎn)?；陔pCPU的嵌入式系統(tǒng)將嵌入式DSP處理器和嵌入式微控制器相結(jié)合，通過2個(gè)CPU擴(kuò)充系統(tǒng)資源，共同分擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷，同時(shí)DSP作為高速處理器件也利于保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。這種雙CPU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和DSP的高

5、速處理能力對(duì)于保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等強(qiáng)大功能而又不犧牲實(shí)時(shí)性起到了關(guān)鍵作用。它具有在線監(jiān)測(cè)、精度高、升級(jí)潛力大、實(shí)時(shí)性好、體積小、成本低的特點(diǎn)，既適用于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量分析，也適用于長(zhǎng)期的在線監(jiān)測(cè)。</p><p>　　我國(guó)對(duì)電能質(zhì)量的研究正處于起步階段，但也取得了較大的進(jìn)展。早期的電能質(zhì)量問題主要局限在頻率偏移和電壓偏移兩個(gè)方面。但是，二十世紀(jì)八十年代以來，隨著新興負(fù)荷的出現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量的要求更高，還需

6、要設(shè)法解決諸如失去電壓、電壓跌落和開關(guān)暫態(tài)等多方面的電能質(zhì)量問題。目前，美國(guó)電氣電子工程師協(xié)會(huì)工業(yè)應(yīng)用協(xié)會(huì)(IEEEIAS)和電力工程協(xié)會(huì)(IEEEPES)、國(guó)際電工委會(huì)(IEC)、國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議(CIGRE)等學(xué)術(shù)組織都開始對(duì)這些問題進(jìn)行了專門的研究。在國(guó)內(nèi)，電能質(zhì)量問題也己引起電力工作者的廣泛重視。由于出發(fā)點(diǎn)不同，電能質(zhì)量存在很多不同的定義:電力公司常將電能質(zhì)量定義為供電可靠性并用統(tǒng)計(jì)數(shù)字來表示，而設(shè)備制造商則將電能質(zhì)量定義為能使設(shè)

7、備正常運(yùn)行的供電特征，因此不同的設(shè)備制造商往往采用不同的電能質(zhì)量指標(biāo)。未來看，國(guó)際上電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)可概括為4點(diǎn)，即網(wǎng)絡(luò)化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化。目前較為合理且流行的網(wǎng)絡(luò)模式是具有三層體系結(jié)構(gòu)，且集成語音、數(shù)據(jù)、圖像等各類業(yè)務(wù)為一體的信息化綜合性網(wǎng)絡(luò)。標(biāo)準(zhǔn)化體現(xiàn)在數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)格式標(biāo)準(zhǔn)化和顯示界面標(biāo)準(zhǔn)化，采用PQDIF作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)格式，使多數(shù)據(jù)源具有良好的兼容性，</p><p>　　三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方

8、案：</p><p>　　3.1 系統(tǒng)組成及工作原理</p><p>　　本設(shè)計(jì)要求用單片機(jī)、GSM與電子線路技術(shù)設(shè)計(jì)并制作冰凍監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)冰凍程度的監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫濕度及冰凍信息，超限時(shí)報(bào)警。綜合以上要求，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、溫濕度及拉力檢測(cè)模塊、GSM模塊、鍵盤顯示電路等?；贕SM冰凍監(jiān)測(cè)儀的系統(tǒng)框圖如圖3.1所示：</p><p>　　

9、圖3.1 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　單片機(jī)控制模塊控制溫濕度和拉力檢測(cè)模塊、顯示模塊、GSM短信收發(fā)模塊的協(xié)同工作，并分析、處理采集到的數(shù)據(jù)。</p><p>　　電壓采集處理電路：由電壓互感器、精密整流電路、二階濾波電路組成。完成220V交流電壓到低壓直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換電路：對(duì)低壓直流信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)處理。</p><p

10、>　　GSM短信收發(fā)模塊主要實(shí)現(xiàn)短信息的接收和發(fā)送。當(dāng)單片機(jī)控制模塊分析采集的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)輸電線上電壓超過限定值時(shí)，就控制GSM短信收發(fā)模塊向管理者手機(jī)上發(fā)送報(bào)警短信。</p><p>　　管理者可以通過手機(jī)向GSM短信收發(fā)模塊發(fā)送控制短信，控制短信中包含控制命令，GSM短信收發(fā)模塊將命令傳輸給單片機(jī)控制模塊，使單片機(jī)控制模塊將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到管理者手機(jī)上或者與另一個(gè)GSM短信收發(fā)模塊通訊的計(jì)算機(jī)上。</

11、p><p>　　3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　該部分電路是系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理的核心，主要由RS232串口電路、STC89C52RC單片機(jī)及相應(yīng)的時(shí)鐘振蕩電路和復(fù)位電路組成。</p><p>　　圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路</p><p>　　3.2.1 RS232串口電路</p><p>　　STC89C

12、52RC單片機(jī)電平為TTL電平(即：高電平 — +5V,低電平 — 0V)，而計(jì)算機(jī)串口電平為RS232電平(即：高電平 — -12V,低電平 — +12V),所以，計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間進(jìn)行通訊時(shí)需要加電平轉(zhuǎn)換芯片。RS232串口電路如圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3 RS232串口電路</p><p>　　圖3.3中，RS232串口電路使用MAX232CPE作為電平轉(zhuǎn)換芯片，

13、通過串口線連接到計(jì)算機(jī)的COM口(9針D形口)，用于STC89C52RC單片機(jī)與上位機(jī)通信以及和其他串口設(shè)備的數(shù)據(jù)交互。</p><p>　　3.3 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換器用的是TLC2543 A/D轉(zhuǎn)換器，它是12位開關(guān)電容逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器，自帶有采樣保持電路,轉(zhuǎn)換速度為10us。每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端：片選(CS)、輸入/輸出時(shí)鐘(I/O CLO

14、CK)以及數(shù)據(jù)輸入端(DATA INPUT)。通過一個(gè)串行三態(tài)輸出端與主處理器或其外圍的串行口通信，可與主機(jī)高速傳輸數(shù)據(jù)，可編程輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和格式。片內(nèi)含有一個(gè)14通道多路器，可從11個(gè)模擬輸入和三個(gè)內(nèi)部自測(cè)電壓中選擇一個(gè)。用“轉(zhuǎn)換結(jié)束”信號(hào)EOC指示轉(zhuǎn)換的完成。系統(tǒng)時(shí)鐘由片內(nèi)產(chǎn)生并由I/O CLOCK同步。正、負(fù)基準(zhǔn)電壓(REF＋，REF－)由外部提供，通常為VCC或地，兩者差值決定輸入電壓范圍。片內(nèi)轉(zhuǎn)換器使器件有高速(10μs轉(zhuǎn)換時(shí)

15、間)、高精度(12位分辨率，最大±1LSB的線性誤差)和低噪聲的特點(diǎn)。TLC2543引腳如圖3.4所示。 </p><p>　　圖3.4 TLC2543引腳圖</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5 TLC2543接口電路圖</p><p>　　四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度</p&

16、gt;<p>　　目標(biāo)：制作基于GSM電能監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電能，實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)電能信息，超限時(shí)報(bào)警。</p><p><b>　　主要特色：</b></p><p>　　實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、顯示電能，運(yùn)用GSM遠(yuǎn)程信息控制技術(shù)發(fā)送監(jiān)測(cè)到的信息。</p><p>　　1．具有電能實(shí)時(shí)檢測(cè)、顯示功能。</p><p>

17、;　　2．電壓測(cè)量誤差<±1% 。</p><p>　　3．用戶可設(shè)定電壓上、下限值。</p><p>　　4．所測(cè)電壓超過上、下限值時(shí)，有報(bào)警提示。</p><p>　　5. 具有超限信息統(tǒng)計(jì)功能。</p><p><b>　　工作進(jìn)度：</b></p><p&g

18、t;　　第01～03周：資料查找，方案論證，英文資料翻譯，開題報(bào)告撰寫。 </p><p>　　第04～11周：電路原理設(shè)計(jì)，線路板制作、安裝，初步調(diào)試。</p><p>　　第12～14周：軟硬件聯(lián)調(diào)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試。</p><p>　　第15～18周：畢業(yè)論文撰寫，答辯。</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b

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