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电力物联网蓝牙采集器的设计与实现

更新时间：2019-12-23 22:33:19 大小：748K 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：电力物联网 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

为了使电力物联网的移动信息采集更加便捷和全面,设计并实现了一种基于STM32的蓝牙采集器.其集成多种信息采集模块,采用蓝牙通信方式与运行不同操作系统的智能手机或平板电脑连接,为电力移动应用提供信息采集服务.蓝牙采集器具备成本低、扩展性好、信息采集全面等特点,使得电力移动作业成本大幅度降低、现场使用灵活方便,提高了工作效率.

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力物

网

牙采集器的

与

杰．等

力物网牙采集器的

与

and ReaIizatiOn Of

BIuetOOth CoIIector fOr Electric Power Internet of

Design

Things

左1

互冶住1

郡

敬 1

互

李悖 2

改阳昱2

碑2

力科技有限公司1，安徽合肥231202；安徽省力公司2，安徽合肥230022)

簧越 1

(安徽

高

摘要：了使力物网的移信息采集更加便捷和全面，

，采用牙通信方式与运行不同操作系的智能手机或平板

并

接，

了一种基于洲32的牙采集器。其集成多种信息采集模

力移用提供信息采集服牙采集器具成本

使用灵活方便，提高了工作效率。

。

低、展性好、信息采集全面等特点，使得力移

作成本大幅度降低、

关

：智能

网

物

网

牙信息采集sThB2移

作

RnD定位技

条

描

中

Abstract：IIl orderto

分

号：nr7；7I仞4+．2

文献

志

：A

DOI：10．16086／j．c出．is眦1000一0380．201608014

Blueto conector

i血珊ation of nle electric

power ^Icrrm嘴convefliendy

comprehe璐ively-8

acqIlire bile

Ieali神d．It

STM32

kinds of i血mM丘0n

Bluetootll co咖ullica廿on to c0衄ect

des蛔ed柚d

ime彤她8咖y

llsiIlg i陀nt operatiIlg sy6tem。to plovide

acqIIisidon modllles-and adopts

iIlI-omalion

w酏sman

and tablets出at

services for electric mobde

power

phones

acqIlisibon

Bluet00th

c0Ⅱector featIl咒s low

idb珊adon costs 0f mobile

couecdon，so山e

appHc“o璐．The

scalability-舢ld

cost，gDod

prehensive

jobs

electric

6eld

is ne】【ible粕d

power

reduced．tIIe

greatly

convelliem；tIle

opem60n

Bluet

ope枷oIlal e岱ciency

Mobile

improved．

Int et 0f

IIIfor呦don

RnD

＆卯咖：S砌耐

Ba弛ode

t}lings

acI和siti∞S1M32

ope瑁tion

P∞id砌Ilg technology

scanniIlg

大屏幕示和智能操作系

使得移端的成本高昂、体

和使用。本文利用牙H1技

端技，研制了低成本的牙采集器，使得移

端的整体成本大幅度下降，并且便于硬件升

牙是一种支持短距离通信(一般是10

内)的无，工作在2．4 GHz

能手机、平板、PDA、无耳机、笔

。

些需求合在一起，

量都很大，不便于

有成熟的智能

引言

和

力物网⋯ 是将物网技

网技提高网效率和提升供可靠性提供了

大的技支撑，通信息采集网

用于智能网。

携

和

物

作

自

技

、

。

m之

RHD旧1技、定位技等，高效、可靠、灵活、智能化地

了用信息采集、管理、巡修、故障

、

。

技

，能在包括智

、相关外

力物网信息采集有两种方式：①通固定安

装的智能端采集；②利用移端的人工

采集。采集信息有两大：① 量信息( 量、

量、供量、售量等)；② 信息口1( 信息、运

行状 )。随着要求的不断提高，需要在

完成信息和多种信息的采集和管

理。同，在移网技和智能端技的推

下，力系信息化水平也不断提升，正逐步

流程的操作。

本

作

等众多

比，目前最新的牙4．2 准具有低耗、低成本、低

、超有效接距离、支持AES一128加密等

点。牙目前已是智能手机、平板的配外

之

行无信息交。与以往版本相

延

供

服

。

用

本文研制的牙采集器的工作原理如 1所示。

互

的

工作原理

目前的移

作

端需要集成多种采集硬件⋯

来

足信息采集需要；同

，

了便于用，需要具

修改稿收到日期：2016一01一05。

第一作者杰(1982_)，男，2010年

于中国科学技大学通信

1工作原理

与信息系

，

博士学位，工程；主要从事无

品的研工作。

感

网

和

力

The

Fig．1

operational principle

物

网研究以及力信息采集

端

AI MAⅡON STm】M曰 A1ION VoL 37

AllgIlst加16

万方数据

力物

网

牙采集器的

与

杰，等

蜂

器采用无源

生PWM波形一1

器可以出不同音的声音，再通程序

合，使得不同的事件有不同的声音提示，增

方式，通 S1M32定

器

1中，力移

作

端由移

端和牙采

声。通 PWM波形率，

改

集器成。移

作系，由移

端可采用Windows／iOs／Android操

互

网接入力信息网提供基

通

蜂

行

用

信服

，

具

GPs定位、

信息采集功能。牙采集器集成了外、RS_485／232、

影

／声音等多媒体

体

。

条

能

关

描、RFID 写等模 (支持NFCMl)，以采集智

表等各种信息和量信息。移端支持相

的APP 用，公。

2．3信息采集外

增型STM32有3个USART和2个UART，

了

移

如

2所示，牙采集器

中使用了全部5个串口。

牙模采用了低成本的SPP— CA模，工作在从模

2硬件

式。外通信采用38 kHz的

SP3485EEN芯片，将USART

描支持安装一或二

准

波

制。通

RS485接口。条

描模。超高 RFID

本文采用sTM32F103RC拍作控制元。

STM32系列片机基于ARM Conex— M内核_。，

展

要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式用而

，外

写模

通 UART5与S7m32 接，由于采用了陶瓷

非常丰富。sTM32F103RC髑属于sTM32增型系

SRAM和

天

，使感距离达到了50 cm。支持NFC功能的高

列

品哺1，

率达72 MHz，内置48

RFID模

通

SPI方式与sTM32 接，

模

采

256 KB

Fl h，有多个定器、3个SP∥12S、2个12C、

cm。

用PcB天，感距离

2．4 池充

5个串口以及USB 2．0接口，有多个A／D、D／A

及

源

器。

牙采集器采用了充

流高达1 A的

200Ⅱ舢

池

性

离

2．1 牙采集器硬件构成

子

池充芯片TP4056，

池

行充

牙采集器由洲32 理器和多种信息采集

管理。通 srIM32的ADC

行采集，

元构成，如 2所示。硬件包括：

池供

元；由

并由牙反

行低

移

端。当

低于3．8

，通

。

GPIO直接

PWM方式

的9个物理按和3个LED指示灯；通

的、可以出多种不同的声音的无

蜂

器

提示，并启

自

关机倒

本文采用了低成本LDO低

差

性

芯片

源蜂器；分由5个串口接的牙模

、RS485／232模、条描模、超高 (uHF)

RFID模；通 s，rM32的SPI接口接的13．56

、外收

013— 33，

用于池供，通它的EN引脚可以很方便地

件自关机和按开关机功能，如 3所示。

系

提供3．3

V 源。芯片非常适

模

MHz

高

RFID模，支持NFC功能。

STM32Fl RCT6

h[亘口：

H二墅]：

蜂

器

享霄 ]I旦!

USARTl

]===

按

GHo

塑墨

“I^I旦UAlUj

ADc

H^叫】^竺圃^竺：^I!

H囹：

M圃：

LED

l一

uART5

— l

— — ___一

池

’。。。J_—

l一SPI

源

：I￡竺

LDo

源

2硬件

构

Power

Fig．3

s叩ply desi弘

Hardw smlctllIe

Fig．2

3中：U。

出。当EN脚

下Key ，EN 高，以3．3

后拉高PEN引脚，

池

出

‰，％UT是3．3

2．2按、Um与蜂器功能

高

平

，u。UT 出供。开机

出；STM32上

按

启

牙采集器的9个按

分

是：上、下、左、右

，

源

确定

描

，源 ( 按一开关机，短按一返回)，条

松开按，即完成开机流程。

，抄表和RFID 。3个LED分代表充

状

只需由S，IM32将PEN引脚

关机，由两个二极管

置

入

低

平即可

自

、

牙

化

接状和工作状

。

行隔离。

按

Key

《自

表》第37卷第8期2016年8月

万方数据

力物

网

牙采集器的

与

杰。等

的短按和

按

定不同功能，s1M32通 KeyP引脚

的，都是将接收字放入冲数，同

启

束

是否有按按下和放，并通

按。如果判定

区分是短按

置

倒

。一旦超，系

就

串口接收到一串数

理。串口的送采

封装的数据。

是

按，同将PEN引脚

低

据，通

置

志位通知前台行

平，以

按

关机。

用了阻塞方式，可一次性地送

件

3 霎鬈警区分不同的信息并保

文

件

工作包括：基本

，移牙接口服

和流程

，

牙通

初始

的完整性，需要制定通信

。

牙收双方都需要

信

端

。

按照

文

行

理，在送数据前

解析。

行

封

3．1

基本

装、接收数据后

行

牙采集器的基本

主要包含一系列

文成如 5所示。

化：

初始化、定器初始化、串口初始化、GPIO初广— T— — — 广— — — 广— — — T— — 一厂— ]

始化配置(蜂器、按、LED、控制 )、ADc初始化

l繁 l怒I 吾翥型l

叠

I警詈l髻等l

～

配置、sPI接口初始化。

文

成

件

流程如 4所示，采用前后台

序行

0f tlle

pmtoc01 message

Fig· 5

compos“ion

的架构。

通信

文含有各

B的起始符、文

— —

＼

度、

文

型、校

、

是

束符，文数据的度即

文型和数据所有字

文

行

厂i^．荔^翌／

度三。校

字

斤=刊⋯ ⋯ ⋯ ，，⋯ 一一．，

异或运算得到的，起始、束符是特定的字符，表明

淼萎篙黧纛蒹萋詈

l；困壁悼}

RFID 文、高 RFID 文、

池

文、按

事

艨集

H 芽}{：叶(囱：

件

据

文、件升

文等。于每种型的文，根

l；=二二[===l!I r— 1I

用需求行了子型分

理。

，

些都由文数据

l：l(

^{蓑磊饕訾篷詈}．^令，HL^命令卜^关机三^}{：：爿^L翌字一^叫：

圭

|lI

域

3．3

移

端

牙接口服

用程序开

用的口月I乏．

，

l。

委萎萎肇嫠磊I

：(一却

了便于移

端

使用牙采集

I广-— — 土— — ]前台主流程!

写流程)l

器的功就．本文

』

了

才

才迁

牙

L^|^I^l^I^|^l=^(茹^咖=^墨^感^釜_^星⋯^蠢程⋯^)}⋯ 。

器的功能，本文

用的牙接口服

接管理、数据文解析和封装、牙数据收

行了封装，用提供了

Windows、iOS、Android系

，提供了丰富的API接口。以Andmid系

本文采用了Android系的跨用(android

laIlguage，AIDL)技

通信。通 AIDL方式将用程序和牙采集服

等

程

件

流程

外

的直接操作接口API。

行了API开

例，

nowchart 0f s加are

Fig．4

des

按

分

牙采集器的主要功能有：

端；由ADc采集

外、RS485、RFID交互文；通

牙将描到的条信息返回端；接收一些

来的命令等。于RFID的接口理，

独的流程，按照先感写的序来理，整

事件返回

程

移

池

并定

通牙反

inter‰e

d Ilition

程

的

程

；通

牙

移

序

系起来，用程序不必关注牙采集服的具体

方法，两者独立开，程序更新互不影响。通

移

端

了

再

用程序，可像使用本机外

信息采集外

一使用牙采集器上的

个

序由移

端上的用程序APP来控制，牙采

通道。

。

集器提供

～⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ’

⋯ 。氅竺翼蔓夏}、冀著竺之妻：．恩慧

：茎景望譬4使用方式与效果

关机、低

包括多个定器中断以及串口接收中断。定器中断

可控制相关操作的，如串口判定、按

自

关

、移

端命令关机。后台中断

4．1

牙

操作方式

牙通信的有效距离在lO m左右，牙采集器的

上、下、左、右和确定、返回构成了牙遥控

束

去抖、置关机等。5个串口中断的理方式是一

，

万方数据

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