蓝牙的无线抄表装置
摘 要蓝牙技术已经发展了十多年，它的一些优点比如低功耗、高通信速率、低成本等被广泛地应用在现代电子技术中，是短距离通信中的最好选择。本课题设计主要是从目前的电力抄表系统出发，结合现代的蓝牙技术和Android手机系统，以实现真正意义上的无线抄表为目的，开发设计出一个蓝牙无线抄表装置。文章对硬件相关的技术包括蓝牙通信和ADE7755芯片介绍，还简单介绍了软件相关的技术Android系统操作。后面对整个系统设计进行了需求分析，提供了一种可行性的方案，作出对本课题的软硬件的设计，并且设计出完整的蓝牙无线抄表装置，达到无线抄表的目标。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.1.1国内发展状况 1
1.1.2国外发展状况 2
1.2研究目的 3
1.3研究内容 3
1.4研究意义 4
1.5论文安排 4
第二章 相关技术 5
2.1蓝牙通信技术 5
2.2Android操作系统 6
2.3Android操作系统下蓝牙的研究 7
第三章 需求分析 8
3.1可行性分析 8
3.2功能需求 8
3.2.1功能划分 9
3.2.2功能描述 9
3.3业务逻辑与数据流分析 9
3.4系统软硬件需求 10
3.4.1软件需求 10
3.4.2硬件需求 10
第四章 系统设计 11
4.1总体框架设计 11
4.2硬件设计 12
4.2.1蓝牙电能表的设计 12
4.2.2电能计量模块的设计 12
4.2.3单片机主控制器的设计 14
4.2.4电源电路的设计 15
4.2.5数据存储模块的设计 15
4.2.6晶振电路的设计 16
4.2.7蓝牙模块的设计 16
4.3软件设计 17
4.3.1硬件系统软件的设计 17
4.3.2手机抄表软件的设计 20
第五章 系统实
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现 22
5.1硬件实现 22
5.2软件实现 23
第六章 总结与展望 25
6.1总结 25
6.2展望 25
致 谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1课题背景
一户一表制的推行是国家电网的发展需要，当前我国大部分地区仍然是以人工抄表为主要的抄表方式。但是人工抄表费时费力，数据还不及时，不精确，所以人工抄表的这些缺点给供电企业员工带来了成倍的工作量。再加之供电企业不断扩展的的服务业务，光靠人工抄表是很难达到营业目标的。随着社会不断地发展，很多技术不断地涌现，像一些集中采集器、手持抄表机、远程载波等。当前采用的抄表方式有很多种，其中应用比较多的是半自动的抄表方式，这种抄表方式是让抄表人员拿着手持红外抄表器抄读每家电表数据，再送到数据处理中心进行整理，这种方式只是把记录本换成红外抄表器，可能数据方面比人工笔记来得准确些，但还是需要人工后期处理。还有一种是RS485总线抄表方式，虽然对电子式电能表的改造比较小，且总线的传输速率高，比较可靠，但是RS485总线系统施工布线的工作量大，网线也比较容易被人为破坏，如果出现问题也不容易找到故障点，还有过电压的影响，这些问题也急需解决。
从对上面的调查分析可见，如何采用现有的技术设计出一款安装维护方便，通信可靠，投资还少的装置是非常有实用价值的。还好随着时代飞速地发展，在通信领域有很多新兴的技术，自动抄表技术越来越受到社会的关注，近年来无线通信技术的发展，出现了很多技术，比如像蓝牙、红外、WiFi和ZigBee等。然而蓝牙无线通信技术正好符合本设计的方案，其成本低、功耗低、自组织网络、布线方便，相当经济好用。
按照IEEE802的标准，只要是带蓝牙的设备就共同拥有一个全球通用的地址码，而且是独一无二的公开的。这样可以通过人工或者自动搜索查找到蓝牙设备。蓝牙网络是目前最典型的移动自组织网络之一，而且它轻巧，易便携，安全性又高，所以是无线抄表系统设计中对于无线通讯技术的首选。
1.1.1国内发展状况
我国抄表技术的大体发展格局是，在30多年前也就是七八十年代的时候还是以手工抄读的方式，记录在笔记本上；进入90年代，一页页的表卡取代了手抄的笔记本了；随着时代的发展，到2000年后抄表机慢慢开始流行起来，让抄表人员轻松了许多；现在基本上都是坐在办公室里点鼠标远程操控了。
通过大量的新闻调查可知：1999年时实行了一次电力改革，抄表卡取代了手抄笔记本，每户都有一个表卡，这样账目就清晰明了很多，这是手工抄表一次划时代的重要突破。对于抄表机，我国是从1986年开始自行研发的，终于在2005年的时候，表卡退休开始了电子数据采集时代，很多供电公司开始用上了抄表机，抄表工作效率明显提高。到2013年的时候又开始了一次大改革，以前的老式电表被智能电表取代，很多地方装上了电能信息采集器，进入了远程抄表的时代，现在抄表工都不用出户就能采集到每家每户的电能信息。近几年还有掌机的出现，这种产品在市面上还不是很多，主要是还没完全研发成功，产品性能方面还不够成熟，问题比较多，而且价格比较贵，不太经济实惠，还需要进一步的研究。还有一种是手机抄表系统，是把数据录到软件中，然后再上传到数据库，其实还是人工的手动输入，没有实现真正意义上的抄表自动化。
而在现如今技术多样的现代社会，每个系统产品都有各自的优缺点，所以抄表方式的选择性也比较多，但是目前国内比较流行的抄表方式有以下2种：
1.集中抄表总线系统:电表都是智能电表,家庭智能电表信号线连接到总线上，总线再接到适配器上，适配器为每一个建筑与住宅的集中连接，由集中器集中供电。这种总线制的主要是RS485总线。
2.电力载波抄表:从2003年开始，电力载波抄表技术快速地发展。电力载波集中抄表系统是一种直接利用现有的低压输电线路进行数据传输的集中抄表系统。但是在电力线上有很多噪音、削减、变形的影响。
3.CATV网络远程抄表：上面两种是传统的组网方式，这种是最新的，组网模式由RS485和RF组成，通过CATV网络进行传输的。这种方式不受传输距离的限制，而且无杂波干扰，数据包不会丢失，是目前国内最高效稳定的抄表方式，但是这是最新型的方式，还有待改善。
1.1.2国外发展状况
对于国外来说，科技发展确实比我国要快许多，在1983年的时候，美国宾夕法尼亚电力公司投资1.3亿，就已经开始使用手持式抄表器了，使用了一年后就取代了厚重的抄表簿册和卡片，节约了大量的人力和物力，两年后公司收回投资成本转换成利润了；在1985年，美国的《电世界》杂志第一次刊登了手持式抄表器；美国在1986年的时候成立了自动抄表研究协会，最先发展推广AMR技术。后来欧洲和英国的自动抄表技术协会成立，通过协会的合作，不断发展AMR技术，推动了整个自动抄表技术行业的发展。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.1.1国内发展状况 1
1.1.2国外发展状况 2
1.2研究目的 3
1.3研究内容 3
1.4研究意义 4
1.5论文安排 4
第二章 相关技术 5
2.1蓝牙通信技术 5
2.2Android操作系统 6
2.3Android操作系统下蓝牙的研究 7
第三章 需求分析 8
3.1可行性分析 8
3.2功能需求 8
3.2.1功能划分 9
3.2.2功能描述 9
3.3业务逻辑与数据流分析 9
3.4系统软硬件需求 10
3.4.1软件需求 10
3.4.2硬件需求 10
第四章 系统设计 11
4.1总体框架设计 11
4.2硬件设计 12
4.2.1蓝牙电能表的设计 12
4.2.2电能计量模块的设计 12
4.2.3单片机主控制器的设计 14
4.2.4电源电路的设计 15
4.2.5数据存储模块的设计 15
4.2.6晶振电路的设计 16
4.2.7蓝牙模块的设计 16
4.3软件设计 17
4.3.1硬件系统软件的设计 17
4.3.2手机抄表软件的设计 20
第五章 系统实
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现 22
5.1硬件实现 22
5.2软件实现 23
第六章 总结与展望 25
6.1总结 25
6.2展望 25
致 谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1课题背景
一户一表制的推行是国家电网的发展需要，当前我国大部分地区仍然是以人工抄表为主要的抄表方式。但是人工抄表费时费力，数据还不及时，不精确，所以人工抄表的这些缺点给供电企业员工带来了成倍的工作量。再加之供电企业不断扩展的的服务业务，光靠人工抄表是很难达到营业目标的。随着社会不断地发展，很多技术不断地涌现，像一些集中采集器、手持抄表机、远程载波等。当前采用的抄表方式有很多种，其中应用比较多的是半自动的抄表方式，这种抄表方式是让抄表人员拿着手持红外抄表器抄读每家电表数据，再送到数据处理中心进行整理，这种方式只是把记录本换成红外抄表器，可能数据方面比人工笔记来得准确些，但还是需要人工后期处理。还有一种是RS485总线抄表方式，虽然对电子式电能表的改造比较小，且总线的传输速率高，比较可靠，但是RS485总线系统施工布线的工作量大，网线也比较容易被人为破坏，如果出现问题也不容易找到故障点，还有过电压的影响，这些问题也急需解决。
从对上面的调查分析可见，如何采用现有的技术设计出一款安装维护方便，通信可靠，投资还少的装置是非常有实用价值的。还好随着时代飞速地发展，在通信领域有很多新兴的技术，自动抄表技术越来越受到社会的关注，近年来无线通信技术的发展，出现了很多技术，比如像蓝牙、红外、WiFi和ZigBee等。然而蓝牙无线通信技术正好符合本设计的方案，其成本低、功耗低、自组织网络、布线方便，相当经济好用。
按照IEEE802的标准，只要是带蓝牙的设备就共同拥有一个全球通用的地址码，而且是独一无二的公开的。这样可以通过人工或者自动搜索查找到蓝牙设备。蓝牙网络是目前最典型的移动自组织网络之一，而且它轻巧，易便携，安全性又高，所以是无线抄表系统设计中对于无线通讯技术的首选。
1.1.1国内发展状况
我国抄表技术的大体发展格局是，在30多年前也就是七八十年代的时候还是以手工抄读的方式，记录在笔记本上；进入90年代，一页页的表卡取代了手抄的笔记本了；随着时代的发展，到2000年后抄表机慢慢开始流行起来，让抄表人员轻松了许多；现在基本上都是坐在办公室里点鼠标远程操控了。
通过大量的新闻调查可知：1999年时实行了一次电力改革，抄表卡取代了手抄笔记本，每户都有一个表卡，这样账目就清晰明了很多，这是手工抄表一次划时代的重要突破。对于抄表机，我国是从1986年开始自行研发的，终于在2005年的时候，表卡退休开始了电子数据采集时代，很多供电公司开始用上了抄表机，抄表工作效率明显提高。到2013年的时候又开始了一次大改革，以前的老式电表被智能电表取代，很多地方装上了电能信息采集器，进入了远程抄表的时代，现在抄表工都不用出户就能采集到每家每户的电能信息。近几年还有掌机的出现，这种产品在市面上还不是很多，主要是还没完全研发成功，产品性能方面还不够成熟，问题比较多，而且价格比较贵，不太经济实惠，还需要进一步的研究。还有一种是手机抄表系统，是把数据录到软件中，然后再上传到数据库，其实还是人工的手动输入，没有实现真正意义上的抄表自动化。
而在现如今技术多样的现代社会，每个系统产品都有各自的优缺点，所以抄表方式的选择性也比较多，但是目前国内比较流行的抄表方式有以下2种：
1.集中抄表总线系统:电表都是智能电表,家庭智能电表信号线连接到总线上，总线再接到适配器上，适配器为每一个建筑与住宅的集中连接，由集中器集中供电。这种总线制的主要是RS485总线。
2.电力载波抄表:从2003年开始，电力载波抄表技术快速地发展。电力载波集中抄表系统是一种直接利用现有的低压输电线路进行数据传输的集中抄表系统。但是在电力线上有很多噪音、削减、变形的影响。
3.CATV网络远程抄表：上面两种是传统的组网方式，这种是最新的，组网模式由RS485和RF组成，通过CATV网络进行传输的。这种方式不受传输距离的限制，而且无杂波干扰，数据包不会丢失，是目前国内最高效稳定的抄表方式，但是这是最新型的方式，还有待改善。
1.1.2国外发展状况
对于国外来说，科技发展确实比我国要快许多，在1983年的时候，美国宾夕法尼亚电力公司投资1.3亿，就已经开始使用手持式抄表器了，使用了一年后就取代了厚重的抄表簿册和卡片，节约了大量的人力和物力，两年后公司收回投资成本转换成利润了；在1985年，美国的《电世界》杂志第一次刊登了手持式抄表器；美国在1986年的时候成立了自动抄表研究协会，最先发展推广AMR技术。后来欧洲和英国的自动抄表技术协会成立，通过协会的合作，不断发展AMR技术，推动了整个自动抄表技术行业的发展。
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