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研究生:吳鎧仰
研究生(外文):Wu, Kai-Yang
論文名稱:以PIC16F877設計智慧節能之智慧插座模組
論文名稱(外文):Design the Smart Outlet of Intelligent Energy-saving System with PIC16F877 Microprocessor
指導教授:徐椿樑徐椿樑引用關係
指導教授(外文):Hsu, Chun-Liang
口試委員:徐椿樑郭政謙陳輔賢陳鴻誠陳汝吟
口試委員(外文):Hsu, Chun-LiangKuo, Cheng-chienChen, Fu-HsienChen, Hong-ChengChen, Ju-yin
口試日期:2014-07-09
學位類別:碩士
校院名稱:聖約翰科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:116
中文關鍵詞:智慧插座ZigBee智慧電網無線通訊
外文關鍵詞:Smart OutletZigBeeSmart GridWireless Communications
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本論文設計出一套以PIC16F877 MCU建構智慧節能之智慧插座模組,本系統可以透過智慧插座所之負載用電情形,供後端系統監控負載用電量,並連結人機介面進行能源最佳化以及排程控制,達到全面自動化節電之作用。
本文採用Analog Devices Inc之ADE7763為電力量測的核心IC,在搭配Microchip PIC16F877微控制器進行資料彙整、判斷等等作業,最後透過Digi International 所研發之ZigBee將電力參數以無線方式傳出,並由伺服端判斷發出的命令。
本文所設計之智慧插座,將在智慧電網、智慧電錶甚至是電動車中扮演一個更關鍵的角色,電網將可以透過智慧插座強大的雙向溝通能力達到全面監控,甚至是全面機電自動化,大大提高用電安全照護。
In this paper, the researcher tried to design the Smart Outlet of Intelligent Energy-saving System with PIC16F877 microprocessor, the system can be provided with condition load electricity consumption through a smart outlet which could monitor electricity consumption of loads by carrying out the HMI energy optimization and load schedules as well as achieving fully automatically feedback controlling the electric facilities.
This work is designing with the ADE7763 Analog Devices Inc core which was an electrical power measurement IC, in the mix Microchip PIC16F877 microcontrollers for data collection, judgment, etc. and finally through the Digi. International the power developed by the ZigBee parameters to wirelessly send and receive issued by the server-side command.
The system is designed intellectual outlet in smart grid, smart meters and even electric cars, which played a more critical role in the grid, and the design will be a powerful way to achieve a comprehensive monitoring, or even fully automation, also can be greatly improved energy security as well as energy-saving.
目錄
論 文 摘 要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
圖目錄 VI
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 4
1.3 研究範圍與限制 4
1.4 名詞釋義 5
1.5 章節鋪陳 6
第二章 文獻探討 7
2.1 智慧電網系統之概念 7
2.1.1 輸電網絡的結構應用 7
2.1.2 智慧電網系統架構及功能 8
2.1.3 智慧電網系統形成因素 10
2.1.4 電網現況與發展 11
2.2 台灣電力系統分析 13
2.3 負載辨識技術 14
2.4 ZigBee技術 16
2.5 ZigBee特性與標準規格 18
2.6 IEEE 802.15.4通訊協定 22
2.6.1 PHY實體層 23
2.6.2 MAC 媒體存取控制層 25
2.7 ZigBee 資料傳輸模式 30
2.8 ZigBee 網路拓樸架構 33
2.9 ZigBee網路連線程序 35
2.9.1 建立PAN Coordinator 37
2.9.2 選擇PAN ID和Coordinator Short Address 37
2.9.3 選擇RF (Radio Frequency) 38
2.9.4 啟動網路 39
2.9.5 設備加入網路 39
2.9.6 網路設備間資料傳輸 39
第三章 研究方法與步驟 40
3.1 系統功能規劃 41
3.2 硬體設計 42
3.2.1 無線通訊單元 44
3.2.2 電源電路單元 50
3.2.3 電能取樣單元 51
3.2.4 資料處理單元 60
3.2.5 負載控制單元 76
3.3 韌體設計 77
3.3.1 ZigBee封包協定規劃 77
3.3.2 智慧插座韌體程式規劃 89
第四章 系統環境說明與實驗結果 92
4.1 系統環境說明 92
4.1.1 設備介紹 92
4.1.2 軟體介紹 94
4.2 系統功能驗證 96
4.2.1 硬體介紹 97
4.2.2 軟體介面 99
4.2.3 實測數據 106
第五章 結論與未來展望 110
參考文獻 112

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