基于freertos的智能插座管理系统的设计与实现

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1、学校代号10532学号S12093014分类号TP216密级公开硕士学位论文基于FreeRTOS的智能插座管理系统的设计与实现学位申请人姓名刘林培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称朱青副教授学科专业电子科学与技术研究方向嵌入式系统及应用论文提交日期2015年04月15日学校代号：10532学号：S12093014密级：公开湖南大学硕士学位论文基于FreeRTOS的智能插座管理系统的设计与实现学位申请人姓名：刘林导师姓名及职称：朱青副教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电子科学与技术论文提交日期：2015年04月15日论文答辩日期：2015年05月14日答

2、辩委员会主席：黎福海教授DesignandImplementationoftheIntelligentSocketManagementSystemBasedontheFreeRTOSbyLIULinB.E.(ChangshaUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectronicScienceandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySup

3、ervisorAssociateProfessorZHUQingAprial,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。７＾：作者签名＾日期：年少月日学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交

4、论文的复印件和电子版，允许论文被查阔和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密囚。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）ｙ价心ｒ月ＶＳ作者签名：日期；日＼导师签名：日期：１／＾年ｙ月ｖ＾日基于FreeRTOS的智能插座管理系统的设计与实现摘要随着智能家居系统与物联网技术的不断发展，国家对智能化住宅的关注力度逐渐加大，家庭用电情况能否得到有效监控关系到居民的切身利益，鉴于当前家庭用

5、电设备数量较多、无法定时开关与远程控制等问题，本文提出了一种基于Wi-Fi通信的智能插座管理系统设计方案，课题的主要任务是设计一款多功能转接式智能插座产品，并在此基础上以Wi-Fi技术组网，构建智能插座管理系统，实现移动终端与远程PC端同时控制。(1)对于智能插座设计，选用TI公司SOC管理芯片MSP430FE427A与汉枫公司Wi-Fi模块HF-LPT100。芯片MSP430FE427A集成了AD采样、电能计量、软件管理于一体；Wi-Fi模块通过软件配置成AP-STA共存模式，即同时支持客户端与服务端模式，做客户端时，可以通过无线路由器与远程PC端进行数据交互；

6、做服务端时，可以利用移动互联网终端访问并且控制该模块，并且在所有数据通信中嵌入了Modbus传输协议。同时，在智能插座硬件上，以SOC管理单元为中心，分别设计了电源电路、电流电压采样电路、存储电路、继电器开关控制电路以及Wi-Fi模块驱动电路。(2)对于智能插座管理系统通信网关，采用ST公司基于Cortex-M3架构STM32F107VCT6硬件平台和嵌入式实时操作系统FreeRTOS的软件架构管理。并在硬件上设计了以太网驱动PHY芯片电路、SD卡电路；软件上分析并改进了FreeRTOS的内存管理方案以及介绍了以太网通信协议LwIP原理。然后将FreeRTOS内核

7、以及LwIP协议在STM32F107VCT6开发平台下进行了移植，并在此基础上设计了嵌入式Web服务器承接整个系统数据传输管理。最后对智能插座及其管理系统进行了测试，测试结果表明智能插座计量精度达到1S，功耗小于1W、3VA；智能插座管理系统通信稳定，能够完成远程定时开关与电量抄读，达到了项目预期目标。关键词：智能插座；Wi-Fi；通信网关；STM32；FreeRTOS；LwIPII硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofintelligenthomefurnishingsystemandtechnologyoftheinterneto

8、fthin