【正文】 2400bps)卻相差無(wú)幾。 ST7536 是一款功能強(qiáng)大、集成度很高的電力載波芯片，它為家庭和工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，因此采取了多種抗干擾技術(shù)。 8051 CPU， 1T，單時(shí)鐘 /機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 ： STC12C5A60S2 系列工作電壓： （ 5V單片機(jī)）STC12LE5A60S2 系列工作電壓： （ 3V 單片機(jī)） ： 0 35MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 420MHz 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié) ...... 1280 字節(jié) RAM I/O 口（ 36/40/44 個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051傳統(tǒng) I/O 口） 可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉，推挽 /強(qiáng)上拉，僅為輸入 /高阻，開(kāi)漏 每個(gè) I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到 20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過(guò) 55mA 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專(zhuān)用編程器，無(wú)需專(zhuān)用仿真器 可通過(guò)串口（ ）直接下載用戶(hù)程序，數(shù)秒即可完成一片 EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無(wú)內(nèi)部 EEPROM) 9. 看門(mén)狗 MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路（外部晶體 12M 以下時(shí)，復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地） :在 口有一個(gè)低壓門(mén)檻比較器 5V單片機(jī)為 ，誤差為 +/5%, 單片機(jī)為 ，誤差為 +/3% ：外部高精度晶體 /時(shí)鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到+/10%以?xún)?nèi) ) 1 用戶(hù)在下載用戶(hù)程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時(shí)鐘 常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機(jī)為：11MHz～ 單片機(jī)為： 8MHz～ 12MHz 精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn) 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 4 個(gè) 16 位定時(shí)器 兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ,16 位定時(shí)器 T0和 T1，沒(méi)有定時(shí)器 2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器 做串行通訊的波特率發(fā)生器 再加上 2 路 PCA 模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 14. 2 個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在 I/O 口 7 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒， INT0/, INT1/, T0/, T1/, RxD/, CCP0/(也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 ), CCP1/ (也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 ) 16. PWM(2 路） /PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列 ,2 路） 也可用來(lái)當(dāng)2路 D/A 使用 也可用來(lái) 再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)定時(shí)器 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持 ) , 10 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25萬(wàn)次 ) (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時(shí)器或 PCA 軟件實(shí)現(xiàn)多串口 19. STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/(可通過(guò)寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過(guò)寄存器設(shè)置到) ： 40 +85℃( 工業(yè)級(jí) ) / 0 75℃( 商業(yè)級(jí) )：PDIP40,LQFP44,LQFP48 I/O 口不夠時(shí)，可用 2 到 3 根普通 I/O 口線外接 74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來(lái)擴(kuò)展 I/O 口 , 還可用 A/D 做按鍵掃描來(lái)節(jié)省 I/O 口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口。另外微控制器通過(guò) RS232 接口芯片 U（ MAX232）可實(shí)現(xiàn)與個(gè)人電腦（ PC）的連接，即通過(guò)微控制克實(shí)現(xiàn) PC 之間的電力線載波通信。 MAX232 的工作溫度范圍為 0℃至 70℃， MAX232I 的工作溫度范圍為 40℃至 85℃。這些接收器具有 的典型門(mén)限值 的典型遲滯，而且可以接收177。 167。提高載波信號(hào)功率會(huì)增加產(chǎn)品成本和體積。當(dāng)電力線上負(fù)荷很重時(shí)，線路阻抗可達(dá) 1Ω 以下，造成對(duì)載波信號(hào)的高削減。兩次峰值會(huì)帶來(lái)兩次脈沖干擾，因此電力線上存在固定的 100Hz脈沖干擾，干擾時(shí)間約 2ms。與線 中線耦合方式相比，線 地耦合方式電力載波信號(hào)損失十幾dB，但線 地耦合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用。 ② 三相電力線間有很大信 號(hào)損失（ 10dB～ 30dB）。此外，在同一個(gè)電 力系統(tǒng)中電力線是相互連接的，要想重復(fù)使用相同頻譜，至少應(yīng)相隔兩段電力線路。電力系統(tǒng)中的電力線路是為了傳輸和分配電能而架設(shè)的，它們?cè)诎l(fā)電廠和變電所內(nèi)均按電壓等級(jí)連接在同一母線上。在實(shí)際選擇頻帶時(shí)，必須考慮無(wú)線電廣播和無(wú)線電通信的影響。圖 中可見(jiàn)，電力線載波通信系統(tǒng)由電力線載波設(shè)備和高頻通道所組成。按照相同的方式，將 B 端的語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)厶 +(0． 3～ 3． 4)kHz 的高頻信號(hào)傳輸?shù)?A 端，這樣就可以實(shí)現(xiàn)雙向電力線載波通信。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 22 電力線載波設(shè)備框圖 電力線載波通信在兩個(gè)方向采 用兩個(gè)不同的線路傳送頻帶在同一相電力線上來(lái)回傳送，是雙頻帶二線制雙向通信。而對(duì) 50Hz 電流具有極大的衰減，防止 50Hz 電流進(jìn)入載波設(shè)備，達(dá)到了保護(hù)人身和載波設(shè)備安 全的目的。利用電力線實(shí)現(xiàn)載波通信，最重要的問(wèn)題是如何把高頻信號(hào)安全地耦合到電力線上。綜合考慮到以上幾種調(diào)制解調(diào)方式的優(yōu)缺點(diǎn)以及實(shí)際情況，我們選擇 FSK作為調(diào)制解調(diào)模式。擴(kuò)頻和 OFDM 都具有抗干擾能力強(qiáng)、通信速率高等特點(diǎn)，但是 因?yàn)樗鼈兊恼{(diào)制原理不同，所以在實(shí)際應(yīng)用中有一定的差異。每個(gè)信道提供一個(gè)低的數(shù)據(jù)速率，眾多信道加在一起就可以獲得較高的數(shù) 據(jù)速率和更有效的頻譜利用率。 主要是把高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分解成若干個(gè)子比特流，每個(gè)子比特流具有較低的傳輸速率，并用低速數(shù)據(jù)流調(diào)制若干子載波。正是 這兩大特點(diǎn)，使擴(kuò)頻通信有許多優(yōu)良特性， 如抗干擾性強(qiáng)、 抗多徑干擾、 可以實(shí)現(xiàn)碼分多址等。因此，這序列是近似隨機(jī)的，擴(kuò)頻碼通常稱(chēng)為偽隨機(jī)碼 (PRN)或偽隨機(jī)序列。其中最常用的有 m 序列（即最大長(zhǎng)度線性反饋 移位積存器序列） 、 Gold 序列、 M 序列（結(jié)構(gòu)型非線性移位寄存器序列）等。但在接收機(jī)中為了解擴(kuò)應(yīng)當(dāng)有一個(gè)同發(fā)送端擴(kuò)譜碼同步的副本。這種偽隨機(jī)碼就叫做擴(kuò)頻序列。它是將待傳送的信息數(shù)據(jù)用偽隨機(jī)碼 (PN 碼 )調(diào)制，實(shí)現(xiàn)河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 頻譜擴(kuò)展后再傳輸，接收端 則采用同樣的 PN 碼進(jìn)行相關(guān)處理及解調(diào)，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。 167。 產(chǎn)生 PSK 信號(hào)一般有以下兩種方法： 1. 調(diào)相法：將基帶數(shù)字信號(hào)(雙極性 )與載波信號(hào)直接相乘的方法； 2. 選擇法：用數(shù)字基帶信號(hào)去對(duì)相位相差 180度的兩個(gè)載波進(jìn)行選擇。通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)控制開(kāi)關(guān)得以選取與數(shù)據(jù)信號(hào)相對(duì)相位的數(shù)字移相信號(hào)。 FSK 解調(diào)器將接收到的 FSK 信號(hào)解調(diào)并且以原來(lái)的二進(jìn)制的格式進(jìn)行存貯。一般取采樣速率 f=T1 為 Rb 的整數(shù)倍。對(duì)于二進(jìn)制頻移鍵控 (2FSK)信號(hào)，可用兩個(gè)不同的載波頻率來(lái)分別表示數(shù)字信號(hào)“ 1”和“ 0” ，其表達(dá)式為： 式中 f2和 f1 代表兩個(gè)不同的載波頻率 , ， ?n 和 ?n 分別是第 n 個(gè)信號(hào)碼元的初始相位。數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，以一定的載頻，用電壓注入方式疊加在三相交流電上。 頻移鍵控方式 FSK 調(diào)制也是電力線窄帶調(diào)制中最常用的一種調(diào)制方式， 在第一代電力線芯片中得到廣泛應(yīng)用。但是，盡管低壓電力線載波通信存在上述所說(shuō)的這些困難，我們?nèi)匀徽J(rèn)為用低壓 電力線作為通信信道是可行的，只是需要采用一些特殊的技術(shù)手段。 電力線通信信道具有衰減和噪聲復(fù)雜多變的特征，因此要實(shí)現(xiàn)可靠、具有較高通信速率的通信系統(tǒng)，數(shù)字 調(diào)制解調(diào)的方案應(yīng)該從多個(gè)方面考慮。 傳統(tǒng)的低電壓電力線載波通信分析 傳統(tǒng)的低壓電力線載波通信 所采用的基本調(diào)制方式有幅移鍵控（ ASK），相移鍵控（ PSK），頻移鍵控（ FSK）。 根據(jù)所要達(dá)到的功能確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和各 個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)方 2 系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)完成一個(gè) FSK 電力線載波通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。 按照 模塊化思想，把整個(gè)系統(tǒng)細(xì)分為幾個(gè)模塊，逐個(gè)弄清楚，調(diào)試通之后，才組成整個(gè)完整系統(tǒng)。在完成硬件設(shè)計(jì)之后生產(chǎn)電路板，焊接完成整個(gè)河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 系統(tǒng) 電路，同時(shí)在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在電力線上的收發(fā)控制 功能。 本課題的任務(wù) 完成以 ST7536 芯片 為核心的 電力線載波通信電路 的設(shè)計(jì)，研 究ST12C5A60S2 單片機(jī)應(yīng)用電路設(shè)計(jì)和串口通信的實(shí)現(xiàn)。 然而，由于 PLC 技術(shù)的傳輸速度和傳輸距離有一定限制，它的主要用途不是核心主干網(wǎng)絡(luò)，而 是通信網(wǎng)的外圍和末端。 電力線的發(fā)展前景展望 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 21 世紀(jì)是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模和速度發(fā)展最快的年代，其用戶(hù)增長(zhǎng)數(shù)量每年都在以指數(shù)形式增長(zhǎng)，從最初的高科技數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成為人們工作、學(xué)習(xí)、生活中必不可少的桌面工具。如在頻譜管理上，采用了圖論、地圖色理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)，提出了分段設(shè)計(jì) 、頻譜分組、電網(wǎng)分段或分區(qū)、頻率重復(fù)使用等，并開(kāi)發(fā)出了軟件包，可實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)備管理、頻率管理、新通道設(shè)計(jì)和舊通道改造、插空安排設(shè)備等。 amp。的載波電路傳送，實(shí)現(xiàn)了兩站間的相互自動(dòng)控制。 (2) 電力線載波通信綜合業(yè)務(wù)能力有了很大的發(fā)展，由過(guò)去單獨(dú)的調(diào)度電話業(yè)務(wù)發(fā)展到為開(kāi)放電話、遠(yuǎn)動(dòng)、傳真、保護(hù)、計(jì)算機(jī)信息等綜合業(yè)務(wù)。到 “ 八五 ” 初期，全國(guó) 110KV 及以上電力線載波話路公里數(shù)已達(dá) 26amp。 (1) 電力線載波無(wú)論是在所具有的規(guī)模 范圍、裝機(jī)數(shù)量還是在從事人員數(shù)量上，都是空前的。 國(guó)內(nèi)發(fā)展 電力線載波通 信技術(shù)出現(xiàn)于本世紀(jì)二十年代初期。 美國(guó)也不甘示弱，在它倡導(dǎo)下成立了“家庭插電聯(lián)盟”，致力于標(biāo)準(zhǔn)研究，并發(fā)布了第一個(gè) PLC標(biāo)準(zhǔn) Home． Plu91． 0。 隨后，許多國(guó)家研究機(jī)構(gòu)紛紛開(kāi)展了高速電力線通信技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品的傳輸速率也從 1Mbit／ s 發(fā)展到 1 24Mbit／ s 甚至更高。 167。 電力線對(duì)載波信號(hào)來(lái)講是一個(gè)非常糟糕的環(huán)境， 干擾和噪聲大，線路阻抗很不穩(wěn)定，信號(hào)傳輸損耗大。目前，高速電力線載波通信技術(shù)仍然沒(méi)有得到大規(guī)模的使用，這與自身技術(shù)不完善有很大的關(guān)系。高速電力線載波通信技術(shù)不斷進(jìn)步，可以傳輸數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻和電力為一線的“四網(wǎng)合一”，是極富誘惑力，也充滿(mǎn)了經(jīng)濟(jì)氣息的一種技術(shù)。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第一章 緒論 167。而且，電力線載波通信系統(tǒng)具有投資少、施工期短、設(shè)備簡(jiǎn)單、通信安全、實(shí)時(shí)性好、無(wú)中繼、距離長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前我國(guó) 110KV 以上電力線載波通信電路已超過(guò) 65 萬(wàn)話路公里。 PC 串口接收和發(fā)送程序 ....................... 38 第五章 程序調(diào)試與結(jié)果分析 .............................. 39 167。 FSK 調(diào)制解調(diào)器模塊電路設(shè)計(jì) .................. 28 167。 電力線耦合模塊 ........................ 23 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................... 26 167。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的構(gòu)成 ..................... 16 167。 相移鍵控方式 ........................... 9 167。 本課題的任務(wù) ................................. 5 第二章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 ................................... 7 167。 電力線通信的國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用狀況 ............... 3 167。 該通信系統(tǒng)利用現(xiàn)有的低壓電力網(wǎng)作為信道，使用基于 FSK 的窄帶電力線載波通信方式 ,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。本文主要介紹一個(gè)電力線載波芯片 ST7536 和一個(gè) 可下載 程序 的STC12C5A60S2 單片機(jī)構(gòu)成的 FSK 低壓電力線載波通信系統(tǒng)的 硬件電路 設(shè)計(jì)方案。 電力線載波通信 (PowerLine carrier munition)技術(shù)是將電力線作為通信媒介的一種通信方式。 隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，電力線通信技術(shù)日益引起人們的關(guān)注。故在系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 中 軟件設(shè)計(jì)、器件的選擇及電力線接口的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。同時(shí)利用單片機(jī)編程軟件 keil 編寫(xiě) 簡(jiǎn)單控制程序，并實(shí)現(xiàn)程序的調(diào)試簡(jiǎn)單步驟、結(jié)果及誤差分析。 課題研究背景及意義 ........................... 2 167。 電力線的發(fā)展前景展望 ......