【正文】 本 科 畢 業(yè) 論 文 一種電力線收發(fā)器電路設(shè)計(jì) A Power Line Transceiver Circuit Design 學(xué) 院 ： 專業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 年 月 畢業(yè)論文中文摘要 畢業(yè)論文外文摘要 一種電力線 收發(fā)器電路設(shè)計(jì) 摘 要： 本文介紹了 ST7540 芯片在電力線載波通信領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)和技術(shù)上的優(yōu)良特性以及它內(nèi)部的構(gòu)造和工作原理，對(duì)電力線載波通信系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的解釋，并提出具體方案。 ST7540 芯片是適用于低壓電力線載波通信的大規(guī)模集成電路芯片，它適合中國(guó)的電力線通信的現(xiàn)狀，電力線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)龐大的，遍及全國(guó)的網(wǎng)絡(luò)。這使得電力線載波通信在市場(chǎng)上有了很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，正再被廣泛引用在工業(yè)，數(shù)據(jù)采集等各個(gè)領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞：低壓電力線載波 ； ST7540 芯片；脈沖采集 A Power Line Transceiver Circuit Design Abstract: This article describes the ST7540 chip advantage in the field of power line carrier munication and technically excellent features, as well as its internal construct and work principle, the design of power line carrier munication system of hardware circuits and software procedures of doing a detailed explanation and propose specific programs. ST7540 chip LSI chip for lowvoltage power line carrier munication, it is suitable to the status quo of China39。s Power Line Communication, powerline working is a huge, all over the country work. This makes the power line carrier munication have a strong petitive edge in the market and is widely quoted in various fields of industrial data acquisition. Keywords: Lowvoltage power line carrier。 ST7540 chip。 pulse acquisition 二零一二屆本科畢業(yè)論文 目 錄 1 緒論 ........................................................... 1 電力線載波通信技術(shù)的歷史和發(fā)展趨勢(shì) ............................. 1 2 電力線載波通信的特征 ........................................... 3 高壓電力線載波通信的特征 ....................................... 3 低壓電力線載波通信的特點(diǎn) ....................................... 5 擴(kuò)頻通信技術(shù)及其應(yīng)用 ........................................... 8 3 ST7540 擴(kuò)頻通信芯片 ............................................ 9 引腳特性及應(yīng)用簡(jiǎn)介 ............................................. 9 接受和傳送模式 ................................................ 11 內(nèi)部模塊功能 .................................................. 12 主機(jī)和 st7540 之間的連接 ....................................... 13 4 基于 ST7540 的載波通信系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì) ........................... 14 基于 ST7540 的載波通信系統(tǒng)電路 ................................. 15 基于 ST540 與 MCU 的 SPI通信接口的程序設(shè)計(jì) ...................... 20 在系統(tǒng)中的應(yīng)用 ................................................ 23 結(jié) 論 .............................................................. 27 致 謝 ............................................................. 28 參 考 文 獻(xiàn) ......................................................... 29 附錄： ............................................................. 30 二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 1 頁(yè) 共 35 頁(yè) 1 緒論 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在現(xiàn)在的技術(shù)條件下，使用電力線來(lái)傳輸信號(hào)變成可能。電力線網(wǎng)絡(luò)是目前覆蓋率最為完全的硬件網(wǎng)絡(luò)，這方面它的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電信線的覆蓋率，所以能好好的利用電力線網(wǎng)絡(luò)這一資源對(duì)我們有很大的意義，可以節(jié)省另外鋪設(shè)專用通信線路的花費(fèi)。 ST7540 是支持多種 FSK 調(diào)制解調(diào)技術(shù)通信 協(xié)議的一種新型的電力線載波通信芯片，它適用于中國(guó)惡劣的電力線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在我國(guó)的電力線信號(hào)傳輸領(lǐng)域有著很大的優(yōu)勢(shì)。 電力線載波通信技術(shù)的歷史和發(fā)展趨勢(shì) 在二十世紀(jì)的 20 年代初期，這種已電力線路作為通信媒介的傳輸手段被提出，進(jìn)入了發(fā)展階段。這項(xiàng)技術(shù)的投入使用，基于電力網(wǎng)線路的一些特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，大大的節(jié)省了信道的投資，有較高的可靠性，取得了不錯(cuò)的效果。在我國(guó)， 20世界中期，開(kāi)始有日本生產(chǎn)的電力線載波機(jī)在東北等地區(qū)投入使用了 。到目前為止，已經(jīng)應(yīng)用到相當(dāng)于葛 滬177。 500KV 的很大規(guī)模的直流輸電系統(tǒng)中。一般情況下，使用 1053KM 的載波信道來(lái)作為兩換流站之間的傳輸媒介，達(dá)到了相當(dāng)?shù)囊?guī)模和水平?，F(xiàn)階段，衛(wèi)星通信、無(wú)限通信是我們國(guó)家實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)闹髁魍ㄐ攀侄?。而已這些通信形式為基礎(chǔ)的電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)已基本達(dá)到對(duì)全國(guó)各個(gè)角落的覆蓋。現(xiàn)如今各種通信手段層出不窮，但電力線載波通信仍然是一些地區(qū)網(wǎng)，省網(wǎng)等等信號(hào)傳輸方面常常用到的手段，是電力線上實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)幕就緩?。近年?lái)，我過(guò)的電力線載波技術(shù)的發(fā)展，循序漸進(jìn)，三分理論七分實(shí)踐，取得了很不錯(cuò)的成果。我國(guó)是人口大國(guó)，在我國(guó)電力線網(wǎng)絡(luò)是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際應(yīng)用中，不論是 500KV 的高壓線路，還是在 35KV— 10KV 區(qū)間上的相對(duì)較低的線路上，都開(kāi)通了電力線載波機(jī)。電力線載波技術(shù)的發(fā)展是耳聞目睹的，在我國(guó) 110KV 電力線載波信號(hào)線路的公里數(shù)已從八五年初期的 26 萬(wàn)公里發(fā)展到現(xiàn)階段的 65 萬(wàn)公里?，F(xiàn)如今的載波通信技術(shù)的應(yīng)用被拓展到了計(jì)算機(jī)信息、傳真等方面，不再像之前一直局限于電話業(yè)務(wù)。像利用載波機(jī)技術(shù)，通過(guò)電力線傳輸信號(hào)實(shí)現(xiàn)站與站之間的自動(dòng)控制是比較典型的應(yīng)用。自本世紀(jì)中葉，載波機(jī)的技術(shù)在隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高被不斷的改進(jìn)。載波機(jī)也從五十年代的雙邊帶電子管到全集成化單邊帶再到更先進(jìn) 的數(shù)字載波機(jī)。為了更好的解決一些重大的問(wèn)題，我國(guó)也借鑒國(guó)外的載波技術(shù)，這也給國(guó)產(chǎn)的載波機(jī)的改進(jìn)和發(fā)展提供了方案。除此之外，在組網(wǎng)、軟件的設(shè)計(jì)上也在不斷的進(jìn)步和發(fā)展。隨著我國(guó)電力網(wǎng)的拓展，電力系統(tǒng)的規(guī)模也越來(lái)越大，一些大的機(jī)組、電站的出現(xiàn)使得電力線載波通信的問(wèn)題也逐漸的被凸顯出來(lái)。撇開(kāi)工業(yè)用電系統(tǒng)不說(shuō)，現(xiàn)如今的家庭用電系統(tǒng)中，一些大功率的用電器的接入，都會(huì)在載波通道上產(chǎn)生很大的噪聲，再加上一些惡劣的環(huán)境對(duì)起造成的影響，對(duì)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸都造成了很大的干擾。鑒于電力線載波的自身缺點(diǎn)，再加上我國(guó)現(xiàn)階段這方面的技術(shù)還 處于發(fā)展階段，設(shè)備的水平二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 2 頁(yè) 共 35 頁(yè) 不高，管理維護(hù)的較差，使得電力線載波通信與一些專用的通信技術(shù)還存在很大的一段差距。隨著信息時(shí)代的到來(lái)，通信技術(shù)的更新?lián)Q代的腳步越來(lái)越快，一些先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備被推廣，而電力線載波是基于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，覆蓋了每家每戶幾乎世界的每個(gè)角落，因此這項(xiàng)技術(shù)還是得到了很多研發(fā)人員的親睞，相信在不斷的發(fā)展和改進(jìn)后，問(wèn)題會(huì)得到解決，實(shí)現(xiàn)信號(hào)在電力線上的穩(wěn)定的傳輸。 顯而易見(jiàn)，電力線載波通信技術(shù)已經(jīng)在電力網(wǎng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際的使用中，它的缺點(diǎn)和不足之處也逐漸被體現(xiàn)出來(lái)。再加上一些新型的通信手段的 出現(xiàn)，使得電力線載波通信技術(shù)的缺點(diǎn)更為突出。就目前為止，與其他一些通信手段相比電力線在信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性上得到的評(píng)價(jià)不是很高。而造成這種情況的原因是有很多方面的，如技術(shù)仍不夠成熟，設(shè)備制造不夠精細(xì)，工程設(shè)計(jì)施工出現(xiàn)問(wèn)題等等等的一系列問(wèn)題。既有客觀上的，也有認(rèn)識(shí)上的。我國(guó)電力線載波的頻率區(qū)間一般為 40~500KHZ,所以在實(shí)際情況中系統(tǒng)中在整個(gè)頻率范圍內(nèi)需要安排的載波機(jī)的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論上的 57 臺(tái)載波機(jī)的極限值。實(shí)際情況下，電力線上的阻抗分布不均，負(fù)載的噪聲干擾，衰減不均等等一些因素，使得在整個(gè)頻率段內(nèi)也不能 做到完全利用。而我們有時(shí)對(duì)頻率沒(méi)有好好的規(guī)劃使得在這個(gè)頻率區(qū)間的安排和使用過(guò)程中有很多做的不好的地方，造成了頻譜的緊張或者浪費(fèi)帶來(lái)了很多不利的影響。一直以來(lái)沒(méi)有統(tǒng)籌意識(shí)的頻率考慮頻率，失去了全局觀念。對(duì)于現(xiàn)在比較普遍的高頻保護(hù)入展一相的現(xiàn)狀，如果能改用復(fù)用技術(shù)，理論上就可以利用高頻保護(hù)所占用的頻帶。而且對(duì)于現(xiàn)在普遍的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通道利用率低，通道被占用，如能夠?qū)粨Q網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度控制，也能達(dá)到節(jié)省通道的目的。不得不承認(rèn)，目前國(guó)內(nèi)的載波機(jī)的技術(shù)，設(shè)備的工藝，軟件的支持身上和國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備還存在著非 常大的差距，不論是在頻率利用率上、濾波器性能上、乃至載波器頻率特性等等的多個(gè)方面都難以達(dá)到國(guó)外先進(jìn)載波機(jī)的現(xiàn)有水平。在平均無(wú)故障時(shí)間上，進(jìn)口載波機(jī)也是遙遙領(lǐng)先于國(guó)產(chǎn)的載波機(jī)，一般國(guó)外的載波機(jī)可達(dá)到幾十年無(wú)故障，就這點(diǎn)上，國(guó)產(chǎn)機(jī)是無(wú)法與其相提并論的。在配套工程方面，存在著電源容量小、可靠性不高、受雷電干擾較大等設(shè)備不完善線路保護(hù)設(shè)施落后等問(wèn)題。管理運(yùn)行方面是整個(gè)系統(tǒng)的核心問(wèn)題，舊的通道存在的很多專業(yè)的問(wèn)題，這些問(wèn)題無(wú)疑在很大程度上影響了載波信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠?，F(xiàn)階段，我們應(yīng)該看清國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的不足之處和改進(jìn)的空間 ，借鑒進(jìn)口產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，完善國(guó)內(nèi)的電力線載波技術(shù)，滿足現(xiàn)代電力線信號(hào)傳輸系統(tǒng)的需求，更好的適應(yīng)全球性通信的發(fā)展趨勢(shì)。 為了在我國(guó)實(shí)現(xiàn)高速率、大容量、寬帶寬的電力線載波通信系統(tǒng)，應(yīng)該發(fā)展和推廣更加先進(jìn)的通信手段。有電力網(wǎng)的龐大的覆蓋，電力線載波有著可觀的市場(chǎng)前景，仍然有著生存空間。其作為電力部門的通信資源，不論未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)如何，