【正文】 跟我講述了我這個(gè)設(shè)計(jì)的大致的框架，讓我對(duì)大概的電路的結(jié)構(gòu)有了一個(gè)初步的想法。 二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 28 頁(yè) 共 35 頁(yè) 致 謝 本篇學(xué)位論文是在導(dǎo)師龔成龍教授的指導(dǎo)下完成的。中斷子程序選用的寄存器為寄存器 1，其中 是發(fā)送操作的就緒標(biāo)志， 是接收操作就緒標(biāo)志。因此，為了使系統(tǒng)能按需要完成信號(hào)的相關(guān)處理，對(duì)終端的設(shè)計(jì)是需要解決和研究的核心問 題。兩種模式如下 圖所示 圖 47 ST7540與主機(jī)接口的兩種模式 ST7540與主機(jī)的程序流程圖： 二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 22 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 48 ST7540與單片機(jī)接口主程序流程圖 主程序如下： MTD EQU 3OH MRD EQU 40H SLA EQU 50H NUMBYT EQU 51H ORG 000H AJMP MAIN MAIN： MOV P1,00 SETB ；置寫 LCALL START WR2： MOV A,0BOH LCALL WRBYT ；寫地址 ACALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序 LCALL CACK ；檢驗(yàn)應(yīng)答位 JB F0,WR2 LCALL EXP12 ；向 ST7540 寫數(shù)據(jù) ACALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序 LCALL EXP22 ；讀數(shù)據(jù) ACALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序 LCALL STOP ；結(jié)束 JMP END 二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 23 頁(yè) 共 35 頁(yè) 在系統(tǒng)中的應(yīng)用 如下圖所示的城市路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由一個(gè)主控中心對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，信號(hào)在電力線上傳輸時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)兩個(gè)下級(jí)終端。而當(dāng) RXTX被設(shè)置為 0,REG_DATA被設(shè)置為 1時(shí)，芯片處于發(fā)送狀態(tài)，此時(shí)芯片進(jìn)入空閑狀態(tài)， 關(guān)閉傳送回路后經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的時(shí)間，芯片開始傳輸在TXD上的數(shù)據(jù)。 圖 46 基于 ST7540的電力線載波通信收發(fā)器總電路圖 基于 ST540與 MCU的 SPI通信接口的程序設(shè)計(jì) 主機(jī)通過(guò)對(duì) RXTX端口， REG_DATA端口的設(shè)值，來(lái)選擇數(shù)據(jù)的傳輸模式。 二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 19 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 44 電流控制和電壓控制電路 基于 ST7540的集成電力線接口電路 ： 圖 45 基于 ST7540的集成電力線接口 功率放大電路是 由一個(gè) AB類 CMOS功率放大器組成的電路。電壓的調(diào)整與在Vsense上的電壓波動(dòng)和內(nèi)部電壓參考有關(guān)。 （ 2）為了可以忽略耦合模塊的濾波電路中變壓器所產(chǎn)生的變壓器的寄生參數(shù)。 實(shí)際上可以通過(guò)簡(jiǎn)化傳遞函數(shù)的中心頻率的表達(dá)式來(lái)分析 RL與接收信號(hào)損耗之間的關(guān)系： 由上面的表達(dá)式可以知道，若要保持比較低的信號(hào)耗損，可以通過(guò)無(wú)限增大 Q 的值。同時(shí)也可以把從單片機(jī)上接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)發(fā)送給電力線進(jìn)行傳輸。 4 基于 ST7540的載波通信系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì) 由電力線接口電路、 ST7540 以及單片機(jī)可以組成一個(gè)完善電力線載波通信模塊 。一般通過(guò)對(duì)控制寄存器進(jìn)行寫操作來(lái)配置控制寄存器，對(duì)控制寄存器設(shè)置完畢好后，就可以通過(guò)讀控制寄存器的操作來(lái)檢驗(yàn)配置正確與否。輸入驅(qū)動(dòng)能力也被大大的提升。 異步傳輸 TXD引腳直接將數(shù)據(jù)發(fā)送到 FSK調(diào)制器。信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波后從 RX_IN 端口被讀入 ,可以保證輸入信號(hào)在信噪比較低的情況下，仍然有很寬的動(dòng)態(tài)范圍。 3 ST7540 擴(kuò)頻通信芯片 引腳特性及應(yīng)用簡(jiǎn)介 圖 31 ST7540 的引腳圖 序號(hào) 名稱 類型 描述 1 CD_PD 數(shù)字輸出 載波信號(hào) 偵頭檢測(cè)輸出、 1 沒有載波信號(hào)或者偵頭檢測(cè)輸出 0 有載波信號(hào)或者偵頭檢測(cè)輸出 2 REG_DATA 內(nèi)部斷開下的數(shù)字輸入 1 為控制寄存器 0 為主控制器 3 GND 供給 數(shù)字接地 4 RxD 數(shù)字輸出 RX 數(shù)據(jù)輸出 5 RxTx 內(nèi)部打開時(shí)的數(shù)字輸出 1 為 RX session 0DX session 6 TX 內(nèi)部斷開下的數(shù)字輸入 TX 數(shù)據(jù)輸出 7 BU/THERM 數(shù)字輸出 1 為信號(hào)編程 0 在 TX 模式下沒有信號(hào)編程 二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 10 頁(yè) 共 35 頁(yè) 8 CLR/T 數(shù)字輸出 同步主存取時(shí)鐘或者控制寄存器時(shí)鐘 9 VDD 電源供給 數(shù)字供給電壓或者 3。圖 25 所示的是直序擴(kuò)頻信號(hào)的典型范例。也可以通過(guò)增加信號(hào)功率的方法降低系統(tǒng)對(duì)信號(hào)帶寬的要求。信號(hào)頻率決定著信號(hào)的誤碼率。 高頻信號(hào)的衰減及其變化 在低壓電力線上實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)的載波通信是實(shí)際使用中遇到的一個(gè)很大的難題。為了更好的在理論上解決負(fù)載對(duì)輸入阻抗影響的問題，我們?cè)趯?shí)際研究這個(gè)問題的時(shí)候，會(huì)把傳輸線看成已經(jīng)接了很多復(fù)雜的負(fù)載的線路。研究輸入阻抗對(duì)載波傳輸?shù)挠绊懀兄诟纳瓢l(fā)送機(jī)的傳輸效率，提高輸入功率。 圖 23 低壓用戶配電網(wǎng)阻抗特性 低壓電力線載波通信的特點(diǎn) 低壓電力線的傳輸特性 二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 6 頁(yè) 共 35 頁(yè) 低壓電 力線載波信號(hào)的衰減特性：低壓電力網(wǎng)載波通信的原理框圖如圖 24（ a）所示 ,載波通信機(jī)的原理框圖如圖 24（ b）所示，載波通信機(jī)可接零線 圖 24 （ a） 低壓電力線網(wǎng)絡(luò)載波通信原理框圖 （ b） 載波通信機(jī)原理框圖 上。有些情況，阻抗有可能變化更大，比如中斷通信低壓用戶的配電網(wǎng)中載波通道的阻抗的變化如圖 22，當(dāng)負(fù)載很重時(shí)會(huì)使得線路的阻抗 1,這就有可能導(dǎo)致載波器不能輸出固定的阻抗。 b) 脈沖噪聲是由于開關(guān)操而引起的與電站操作相關(guān)聯(lián)的一種噪聲 c) 同步噪聲主要是因一些整流設(shè)備而 引起的噪聲，這種窄帶干擾主要是由于其他一些電力設(shè)備的輻射干擾所引起的，根電網(wǎng)頻率無(wú)關(guān)。理論上是可以多條高頻載波通道共一根電力線路，但是因?yàn)殡娏€上的一些外在因素會(huì)引起衰減，現(xiàn)實(shí)中不可能按照理想中的情況去安排頻譜的排列，所以真正實(shí)現(xiàn)的組成通信網(wǎng)的載波通道是很有限的。針對(duì)它設(shè)計(jì)和管理上的不足之處，研發(fā)人員一直堅(jiān)持不懈地開發(fā)新技術(shù)去改善和提高。 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。一直以來(lái)沒有統(tǒng)籌意識(shí)的頻率考慮頻率，失去了全局觀念。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)。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)?，F(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就緩健? 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。 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)。 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。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。現(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)。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。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。