【正文】 ................... 4 167。 頻移鍵控方式 ........................... 8 167。 電力 線載波 ................................. 12 167。 FSK 調制解調器模塊 ..................... 19 167。 單片機電路設計 ............................. 27 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） V 167。 ST7536 發(fā)送和接收模塊軟件設計 ............... 36 167。它以電力線為信道，以變電站、發(fā)電廠為終端，特別適合電力調度通信的需要。同時配置了一系列的外圍電路來進一步完善系統(tǒng)，可以很好的實現(xiàn) PCPC 之間通過輸電線路得數(shù)據(jù)交換，有廣泛的應用前景。隨著網(wǎng)絡技術和信息技術迅猛發(fā)展，國內外開展利用低壓電力線傳輸速率在 1Mbps 信息的高速電力線載波技術，該技術在現(xiàn)有電力線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)，語音和視頻等多業(yè)務的承載。這些也是我們研究電力線載波通信的一種動力。電力線中的信道噪聲是電力線通信發(fā)展的主要問題，如何解決這個問題成為電力線載波通信作為寬帶接入問題關鍵。在日常生活領域中 , 低壓電力線載波通信逐步顯示出其巨大的優(yōu)勢和潛力， 前景河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 3 十分廣 闊。 97 年英國的 Norweb 通訊公司和加拿大 Nortel(北電網(wǎng)絡 )利用丌發(fā)的數(shù)字電力線載波技術，實現(xiàn)了在低壓配電網(wǎng)上進行的 1Mbit／ s 的速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪h程通信，并進行了該技術市場推廣。 目前，電力線載波通信在歐洲發(fā)展比較快，歐盟為促進電力線載波技術發(fā)展，在 2020 年啟動了 OPERA(Open PLC European Research Alliance)的計劃，致力于制定歐洲統(tǒng)一的 PLC 技術標準，推動大規(guī)模的商業(yè)化應用，并將 PLC 作為實現(xiàn)信息化歐洲的重要技術手段。 167。 我國電力線載波通信的現(xiàn)狀 ： 在以數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信為主干線的覆蓋全國的電力通信網(wǎng)絡已初步形成、多種通信手段竟相發(fā)展的今天，電力線載波通信仍然是地區(qū)網(wǎng)、省網(wǎng)乃至網(wǎng)局網(wǎng)的主要通信手段之一，仍是電力系統(tǒng)應用區(qū)域最廣泛的通信方式，仍是電力通信網(wǎng)的重要的基本通信手段；從理論研究，到運行實踐，我們都取得了可喜的成效。都開通了電力線載波機。電力線載波名附其實地成為電力系統(tǒng)應用最為廣泛的通信手段。127。、 ZS3 等發(fā)展到今天的 ESB500、 ZDD27/36 等全集成化單邊帶載波機，并推出了數(shù)字式載波機。 (4) 理論研究成果卓著。 167。同時，PLC 技術在遠程抄表、配網(wǎng)自動化、營銷自動化、負荷管理等方面的廣泛應用，將為實現(xiàn)我國的電網(wǎng)配售自動化、建設電力信息化平臺，提供一個良好的網(wǎng)絡基礎和解決方案。為此，末端接入的優(yōu)勢必將給已經(jīng)有寬帶網(wǎng)絡運營基礎的電信運營商和寬帶接入服務商提供了增加用戶接入率的商機 167。驅動程序、芯片輸入輸出端口的濾波電路的設計 、 數(shù)據(jù)傳輸線和直流供電線路的變壓器耦合電路、 擴展存儲器等模塊來實現(xiàn)對系統(tǒng)的擴充及完善。仔細閱讀ST7536 芯片和 ST12C5A60S2 單片機的 pdf 手冊，了解所選芯片的功能和應用電路的接法。減少了設計的盲目性，一定程度上減少了差錯避免了經(jīng)濟損失。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 第二章 系統(tǒng)的 設計 方案 167。這些調制方法最大的弱點就是去噪聲能力不強，隨著配電網(wǎng)結構的不斷復雜和人們對低壓電力線載波通信質量要求的不斷提高，傳統(tǒng)的載波通信技術已越來越不適應現(xiàn)代高速率、大容量的要求。 電力線載波通信調制技術概述 低壓電力線上的信號干擾特性非常復雜，而且隨機性、時變性很大，難以找到一個較為準確的解析式或數(shù)學模型加以描述。 167。數(shù)據(jù)包均由起始頭文件引導。 FSK是利用載波的頻率變化來傳送數(shù)字信息，即用所傳送的數(shù)字信息控制載波的頻率。 通常， 電力載波通信中的遠動信號傳輸速率 Rb 為 300 bit/s， 600bit/s， 1200bit/s。由圖 22 也可發(fā)現(xiàn)，一個 2FSK 信號可以看成是兩個不同載頻的 2ASK 信號的疊加， 因此， 在產生 2FSK 信號時可以采用模擬調頻電路來實現(xiàn)。 相移鍵控方式 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 相移鍵控是用離散的基帶數(shù)據(jù)信號去控制載波信號的相位變化， 即數(shù)據(jù)信號的信息載荷 在載波的相位變化上，利用載波相位的變化來傳遞信息。 PSK 是用載波的兩種不同相位表示信號“ 0”和“ 1， 可取 0 和 π 兩種取值，其時域表達式為： 式中： an =??? ?? 出現(xiàn)以概率 出現(xiàn)以概率 P11 P1； ?c 為載波角頻率。在大信噪比條件下， PSK 的誤碼率比 FSK 要好。 在接收端則用同樣的碼進行相關同步接收、 解擴及恢復所傳信息數(shù)據(jù)。 要對信息數(shù)據(jù)的頻譜進行擴展，其擴頻所采用的偽隨機碼須有極寬且均勻的頻譜特性。從理論上說，用純隨機序列去擴展信號頻譜是最理想的。 擴頻通信要求擴頻序列具有較好的自相關特性和互相關特性， 屬偽隨機序列（ Pseudo Noise Sequence，即 PN 序列） 。否則，接收機將不能提取發(fā)射信息。擴頻技術具有偽隨機碼調制和相關處理兩大特點。 正交頻分復用 正交頻分復用是一種多載波調制技術。重疊越大，分成的信道數(shù)也就越多。目前常采用 DSP 實現(xiàn)調制和解調，這種調制技術具有抗噪聲、抗多徑干擾、抗衰落等優(yōu)點。將 FSK 應用到 PLC 中時，對其具體實現(xiàn)進行設計，使之能夠與 PLC 的信道特點相適應，以達到較好的傳輸性能 。圖中 A 端為發(fā)電廠、B 端為變電所，發(fā)電廠產生的 50Hz 電流經(jīng)升壓后，通過電力線送到變電所，再經(jīng)降壓后供給用戶。耦合電容器和結合濾波器構成一只高通濾波器，它使高頻信號順利通過，達到了將高頻信號耦合到電力線的目的?？傊?，利用這些線路設備，耦合問題得到了解決。中心頻率為 f1 的收信帶通濾波器濾出斤 +(0． 3— 3． 4)kHz 的高頻信號，經(jīng)過放大、 解調以后得到 A 端的語音信號。實際上，線路設備中的阻波器和耦合電容器、結合電容器的作用，同通信線載波設備中的線路濾波器的作用完全相同。國際電工委員會 (IEC)建議使用頻帶一般為 30～ 500kHz。通信線是專門為開設載波通信而架設的，為了充分利用這條線路，根據(jù)其傳輸特性的限制，在其可使用的頻帶內開 設多路通信，達到全頻帶都能合理的利用。由于同母線上的不同相電力線之間的跨越衰減不大，因此使每條電力線上開設電力線載波的頻譜不能重復使用，使得同母線的各條電力線上只能限制在共同使用的 40～ 500kHz 的頻帶。 ① 配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區(qū)域范圍內傳送。③ 不同信號耦合方式對電力載波信號損失不同，耦合方式有線 地耦合和線 中線耦合。在每一交流周期中，出現(xiàn)兩次峰值。 ⑤ 電力線對載波信號造成高削減。因此，只有通過進一步提高載波信號功率來滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆? 系統(tǒng)總體 設計方案的構成 根據(jù) FSK 電力線載波通信系統(tǒng)基本硬件功能模塊和設計的要求，完成主要有串口通信模塊，微控制器模塊、 FSK 調制解調器 模塊、電力線耦合 模塊和其他外圍模塊組成。每個接收器 EIA/TIA232E電平輸入轉換為 5V TTL/CMOS 電平。所有的驅動器、接收器及電壓發(fā)生器都可以在河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 17 德州儀器公司的 LinASICTM 元件庫中得到標準單元。 單片機控制 模塊 該模塊主要功能是完成對 FSK 調制解調芯片 ST7536 的收發(fā)狀態(tài)的控制、發(fā)送數(shù)據(jù)的產生、接收數(shù) 據(jù)的處理及電力線接口（ PLI）中功放電源的開啟及關閉等功能。內部集成 MAX810 專用復位電路 ,2路 PWM,8 路高速 10 位 A/D 轉換 (250K/S),針對電機控制，強干擾場合。 方案：該模塊主要使 用 ST7536 芯片，她是設計用于電力線載波通信的半河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 20 雙工同步 FSK 調制解調器（ MODWM）。 下面對該芯片做簡單介紹： ST7536 芯片是 ST 公司生產的 Power Line Modem 集成電路，符合歐洲CENELEC(EN500651)和美國 FCC 標準。 5V； 發(fā)送信號失真低，并可進行自動電平控制， 2 芯片內部電路框圖 及引腳圖 ： 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 21 圖 24 ST7536 內部電路框圖 圖 25 芯片引腳圖 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 22 4 管腳說明及功能描述 見表 21 表 21： 管腳名稱 管腳號碼 功能描述 Rx/Tx 1 接收和發(fā)送模式選擇輸入端 RESET 2 邏輯復位和低功耗 模式選擇端，低電平有效 TEST4 3 測試輸入選擇端 。模塊的主要功能是與 ST7536 芯片相連，接收 ST7536 解調后的信號到電力線上并通過小串口實現(xiàn)電力線上信號的接收和發(fā)送。 變壓器用于功放和前置放大器與電力線的連接。從電力線采樣接收信號； 兩個線圈的平均值可根據(jù)下式計算： Leq =Lt1 +Lt4 +2M M=2 41 LL tt (公式 21) Leq =Lt1 +Lt4 +22 41 LL tt=200（ H? ） 合理設計二次繞阻側的電容值，即可使變壓器回路的諧振頻率 F。一可避免因電容短路后失去其原有的濾波功能；更重要的是防止因電容短路而損壞載波接口電路，甚至危及人身安全；另一保護措施是在二次側接入兩個穩(wěn)壓管，一旦出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，穩(wěn)壓管擊穿后接地，以保護接口電路的其它部分。在第四節(jié)中對實現(xiàn)電力線通信的難點進行了分析。 系統(tǒng)描述 根據(jù)實際情況我們 使用了 電力線載波通信的半 雙工 FSK 調制解調器 芯片ST753 ST12C5A60S2 單片機、 MAX232 芯片、功放管、變壓器等，完成以 ST7536芯片為核心電力線載波通信系統(tǒng)。 串口電路設計 串口電路是 實現(xiàn)單片機 PC 機通信的 連接 模塊 ,主要用來 將 RS232 電平與TTL 電平進行轉換，使得 PC 機可以與單片機進行通信， 將 PC 機發(fā)送的指令送給 單片機 STC12C5A60S2，然后將收到的信息送到 FSK 調制解調模塊 調制并發(fā)送到電力線上。串口電路的具體原理圖如圖 31 所示。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 28 圖 33 單片機電路 原理圖 單片機通過 接收端 RxD 接收來自 PC 機的信息 ，經(jīng)過單片機內部處理后，由 I/O 口 ST7536芯片進行 FSK調制 。 同時通過 口來為微控制器的外接電路提供高低電平 ，來控制耦合變壓器模塊 工作狀態(tài) 。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 29 該模塊使用的是 專門用于電力線載波通信的半雙工同步 FSK 調制解調芯片 ST7536。 由于這些同步于 的晶振，頻率精度與晶振的頻率精度一樣。 ALC 的增益范圍為 0dB 至 26dB，增益變化同步于 7200HZ 的時鐘，變化步長的典型值為 ，每個時鐘周期可分為 的增益設置延時時間和 的峰值檢測時間。 通過 CLR/T 設置單片機的中斷口 1INT 為上升沿觸發(fā)。最后，混頻器的輸出經(jīng)一中頻帶通濾波器（ IFbandpass）濾波，以提高解調器前信號的信噪比。 時鐘恢復電路從解調器輸出（ RxDEM）提取接收時鐘（ CLR/T），并在CLR/T 的上升沿送出解調輸出同步數(shù)據(jù)。 時基部分通過晶振（ ）產生內部所需的各種時鐘。 AFC 環(huán)路的穩(wěn)定性由連接于管腳 AFCF 上的 C1（ 470nF,10V）、C2(47Nf,10V)和 R2(? )構成的補償網(wǎng)絡來保證。 通過 RAI 端接收來自電力線的信號， 具體電路如圖 39 和 310所示。 輸入通道接 2個 浪涌保護二極管 Z1,Z2，經(jīng)電阻隔離后接二極管鉗位電路輸出給接收電路部分的前級濾波器。這個脈沖的電流相當大，可達幾十安培到上百安培，采用一般的穩(wěn)壓管無法消除這個脈沖。系統(tǒng)化和模塊化的完成了硬件設計。 主程序軟件設計 主程序主要完成系統(tǒng)初始化和中斷 的調用。 0 x 7 FS T A T ER D = = 0 x 5 5R D = = 0 x 5 5R C + +R D = = 0 x A A R D = = 0 x A AS T A T E = 1 S T A T E = 2R C + +R C = 8R C = 0R B U F [ i ] = R Pi + +Y中 斷 返 回YNNNYYNNYY012YN 圖 44 ST7536 接收程序流程圖 河南科