【正文】 單片機(jī) 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II DIGITAL SIGNAL IN THE POWER SUPPLY LINE CARRIER TRANSMISSION CIRCUIT ABSTRACT Power line itself is used to transmit electrical energy, which can be seen evetywhere in the modern society is a great asset. With the continuous development of munication technology, power line munications technology is of growing Line Communication (PowerLine carrier munition) technology makes the power line as a munication medium of munication. This method can avoid the construction of new munications works and investment, and thus it has great convenience, maintenancefree and plug and play features, the PLC has been widely applied. Power Line unfavorable factors for the transmission of information is the line impedance, signal attenuation and noise . Therefore, Software design, device selection and power line interface design is the key in the system paper describes the hardware circuit design of a FSK power line carrier munication system which formed by a power line carrier chip ST7536 microcontroller and a downloadable ST12C5A60S2 paper emphatically demonstrates the system and each unit circuit implementations , it makes the ST7536 MCU as the core of the core system which includes the reset, crystal oscillator circuit, transceiver circuit and interface also introduces the system microcontroller which based on STC12C5A60S2 programming circuit design includes a MAX232 SCMPC puter interface circuit, reset, crystal oscillator circuit and interface circuit. At the same time using a simple microcontroller programming software keil writes the controller 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III program, and debugs simple steps to achieve results and error analysis. The munication system uses the existing lowvoltage power grid as a channel FSKbased narrowband power line carrier munication method for data transfer and information exchange. With no wiring, covering a wide range of convenient connections, antijamming and antidecay, the obvious advantage of easy implementation, it can be effective and feasible implementation of PLC. KEYWORDS: PLC, Carrier Communication, FSK Modulation, STC7536 Chip, STC12C5A60S2 SCM 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 目 錄 前 言 .................................................... 1 第一章 緒論 ........................................... 2 167。 國(guó)內(nèi)發(fā)展 ............................... 3 167。 電力線載波通信調(diào)制技術(shù)概述 .................. 7 167。 正交頻分復(fù)用 .......................... 12 167。 單片機(jī) 控制模塊 ........................ 17 167。 串口電路設(shè)計(jì) ............................... 26 167。 主程序軟件設(shè)計(jì) ............................. 35 167。 程序調(diào)試結(jié)果分析 ........................... 40 結(jié) 論 ................................................... 41 參 考 文 獻(xiàn) ............................................ 42 致 謝 ................................................... 43 附 錄 ................................................... 44 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 電力線載波通信是電力系統(tǒng)通信專網(wǎng)特有的一種通信方式。 本文首先介紹電力線的 幾種常用的調(diào)制方式，然后綜合考慮后以 FSK 調(diào)制解調(diào)為基本原則出發(fā)，設(shè)計(jì)了串口電路、微控制器模塊、 FSK 調(diào)制解調(diào)模塊和電力線耦合模塊調(diào)試并基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。電力線作為一種不用重新布線的基礎(chǔ)設(shè)施，過(guò)去僅僅用于遠(yuǎn)程抄表、家居自動(dòng)化，傳輸速率很低，不適合高速信息傳輸。特別是“十一五”規(guī)劃中把電力線載波通信列入大力研究項(xiàng)目，其中低壓電力線載波的發(fā)展對(duì)策明確把研究電線上網(wǎng)的技術(shù)原理和應(yīng)用技術(shù)，探討電線上網(wǎng)的政策和運(yùn)營(yíng)方式，努力為實(shí)現(xiàn)全面電線上網(wǎng)打好基礎(chǔ)作為發(fā)展重點(diǎn)。在線路上電壓高、電流大、噪聲大、負(fù)載種類(lèi)多，要在電力線上傳輸信號(hào)，就是對(duì)技術(shù)設(shè)備抗干擾性 和穩(wěn)定性提出的挑戰(zhàn)。本文全面系統(tǒng)總結(jié)低壓電力線 載波通信原理及其相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)有成果基 礎(chǔ)上，利用 FSK 調(diào)制的抗干擾性和抗衰減性，進(jìn)行電力利用 現(xiàn)有低壓配電線路作為通信媒介，具有不用布線、覆蓋范圍廣、連接方便等 顯著優(yōu)點(diǎn)。 國(guó)外發(fā)展 電力線是最普及、覆蓋范圍最為廣闊的一種物理介質(zhì)，因此，電力線載波通信作為上一世紀(jì) 20 年代的產(chǎn)物，現(xiàn)在利用電力線高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)仍然是國(guó)內(nèi)外許多大公司的熱點(diǎn)。其中以美國(guó) Intellon 公司的 14 Mbit／ s 芯片應(yīng)用最為普遍，大部分電力線載波系統(tǒng)都是基于該芯片開(kāi)發(fā)的。到目前為止， PLC 的試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)遍及各大洲許多國(guó)家，未來(lái) PLC 商業(yè)化只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前已具相當(dāng)?shù)囊?guī)模和水平。127。萬(wàn)，目前已達(dá) 65 萬(wàn)。500KV 直流輸電系統(tǒng)中，兩換流站的運(yùn)行數(shù)據(jù)的控制信息通過(guò)長(zhǎng)達(dá) 1053Kmamp。127。在一些重大工程中還陸續(xù)引進(jìn)了一些具有國(guó)際先進(jìn)水平的載波設(shè)備，解決了實(shí)際應(yīng)用中一些國(guó)產(chǎn)機(jī)暫時(shí)無(wú)法解決的問(wèn)題，也為國(guó)產(chǎn)機(jī)的改進(jìn)和提高提供了可貴的借鑒。此外，傳輸理論、組網(wǎng)技術(shù)等方面的研究也不斷有新的進(jìn)展。 PLC技術(shù)施工方便、使用靈活，能夠利用已有的電力網(wǎng)這一廣泛的基礎(chǔ)設(shè)施把寬帶網(wǎng)絡(luò)接入到每個(gè)家庭，省去在接入方式上的重復(fù)建設(shè)，對(duì)于推進(jìn)我國(guó)數(shù)字化進(jìn)程必將產(chǎn)生積極的作用。 PLC 在末端用戶接入 (最后 100 米接入 )，即從樓內(nèi)總配電室到每個(gè)家庭及入戶后采用任意電源插座即能實(shí)現(xiàn)連接等功能，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)一個(gè)通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)單片機(jī) PC 的互聯(lián)通信 ， 來(lái)對(duì) ST7536 芯片的控制 。 本人完成的任務(wù)如下 : 1 系統(tǒng)方案的確定 : 先掌握課題內(nèi)容方向，從圖書(shū)館及互聯(lián)網(wǎng)檢索相關(guān)信息。 理論聯(lián)系實(shí)際，在現(xiàn)有的系統(tǒng)板上先對(duì)要實(shí)現(xiàn)的各個(gè)模塊逐個(gè)調(diào)試成功后，畫(huà)相應(yīng)的電路原理圖。包括硬件設(shè)計(jì)，同時(shí)在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上 使用單片機(jī)編程軟件 keil 進(jìn)行軟件編程和調(diào)試實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，最后完成畢業(yè)論文。分移相鍵控（ DPSK），最小移頻鍵控（ MSK），四相移相鍵控（ QPSK），正交幅值調(diào)制（ QAM）等。 167。目前，低壓電力線載波通信已經(jīng)朝著使用擴(kuò)頻通信技術(shù)（ SS）、正交頻分復(fù)用（ OFDM）技術(shù)發(fā)河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 展，能在很大程度上 克服電力線的強(qiáng)衰減、強(qiáng)干擾的缺陷，大大提高通信系統(tǒng)的生存能力。每個(gè)字符組包括 1 個(gè)起始位（低邏輯電平） ， 8 個(gè)數(shù)據(jù)位和 1 個(gè)停止位（高邏輯電平） 。同時(shí)，不管調(diào)制信號(hào)如何改變，載波的幅度是恒定的，所以它也是一種恒包絡(luò)調(diào)制。圖 22 中， T為碼元周期。在 2FSK 中，初始相位n?和 ?n 不代表任何信息，令為零相位。 167。在發(fā)生相位突變時(shí)，由于包絡(luò)不恒定會(huì)導(dǎo)致在通過(guò)帶限信道后頻譜發(fā)生擴(kuò)散?？紤]到實(shí)際通信時(shí)參考基準(zhǔn)相位的隨機(jī)跳變是可能的且不易被發(fā)覺(jué)， 由這種因素導(dǎo)致的現(xiàn)象稱為 PSK 方式的“倒現(xiàn)象”或“反向工作”現(xiàn)象，所以在實(shí)際 應(yīng)用中必須盡量避免這種現(xiàn)象發(fā)生。頻帶的擴(kuò)展是通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的碼序列來(lái)完成，用編碼及調(diào)制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。 擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)是對(duì)信息數(shù)據(jù)頻譜擴(kuò)展的一種通信系統(tǒng)。對(duì)擴(kuò)頻碼通常提出下列要求：易于產(chǎn)生；具有隨機(jī)性；擴(kuò)頻碼應(yīng)具有盡可能長(zhǎng)的周期，使干擾者難以通過(guò)擴(kuò)頻碼的一小段去重建整個(gè)碼序列； 擴(kuò)頻碼應(yīng)具有雙 值自相關(guān)函數(shù)和良好的互相關(guān)特性，以有利于接收時(shí)的截獲和跟蹤，以及多用戶應(yīng)用。偽隨機(jī)序列具有貌似噪聲的性質(zhì)，但它又是周期性的有規(guī)律的，既容易產(chǎn)生，又可以加工和復(fù)制的序 列。但是，在任何情況下，他們必須保持可恢復(fù)性。 目前實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻有三種方式：直接序列擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻和脈沖線性擴(kuò)頻 （ ChirpSS)。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 167。它們相互重疊，并且在空間上彼此正交。 由于 OFDM 技術(shù)可以選用 IFFT/FFT 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)子信道的調(diào)制和解調(diào)，因此隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展， OFDM 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)變得極為容易。 由于 FSK 傳輸速率相對(duì)較低，頻帶利用率不高，但其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，甚至可以用軟件實(shí)現(xiàn)，因此仍得到了廣泛應(yīng)用。 電力線載波 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 21 電力線原理框圖 如圖 21 所示為實(shí)現(xiàn)電力線載波通信的原理框圖。它由耦合電容 C 和結(jié)合濾波器 F 組成。阻波器 T 是一個(gè)調(diào)諧電路，其電感線圈時(shí)能通過(guò)很大 50Hz 電流的強(qiáng)流線圈，保證 50Hz 電流的傳送，而整個(gè)調(diào)諧電路諧振在高頻信號(hào)的頻率附近，阻止高頻信號(hào)通過(guò)，起到防止發(fā)電廠或者變電所母線對(duì)高頻信號(hào)的旁路作用。由于阻波器 Tl 的存在，高頻信號(hào)沿電力線傳輸?shù)?B 端，再經(jīng)過(guò) B 端的 C F2 送入 B 端載波設(shè)備。但電力線載波設(shè)備與電力線連接時(shí)，必須通過(guò)線路設(shè)備。使用頻率過(guò)高線路衰減將增得很大，通信距河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 離受到限制；而 使用頻率太低，將受到 50Hz 工頻諧波的干擾，同時(shí)要求耦合電容器的電容量和阻波器的強(qiáng)