【正文】 hnology must be adopted.First of all, the transmission characteristic when highfrequency signal was transmitted through power lines was analyzed. Secondly, the application of spread spectrum munication technology to carrier munication of the power line was emphatically discussed. Thirdly，the interior principle of the special MODEM IC SSC P300 adopting Spreadspectrum modem munication technology was deeply studied. Based on this，SSC P300 was selected to the reliable data transmission between the concentrator of the longdistance meter reading system and the terminal signal carrier ammeter. Being the heart of the automatic meter reading system，the concentrator connected the puter with the terminal carrier meter. The hardware system of the concentrator was emphatically designed according to the main functions and the demands for performance targets of the concentrator stated in the power trade standard of PRC. It was mainly posed of MCU external expanded RAM，clock module，watchdog module，the puter munication interface circuit and the PLC munication circuit together with its peripheral circuits本文首先分析了高頻信號在電力線中的傳輸特性；重點討論了擴頻通信技術(shù)在電力線載波通信中的應(yīng)用；深入研究了以擴頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的、高性能的電力線載波專用MODEM芯片SSC P300的內(nèi)部工作原理。本文研究的對象正是低壓電力線通信。采用低壓電力線載波則具有它的先天優(yōu)勢，只要解決相關(guān)的技術(shù)性問題，它的成本將是最低的。綜合以上兩個方面，可見本課題所設(shè)計的自動抄表系統(tǒng)是完全切實可行的。當(dāng)電力線上有負載時，所有頻率的輸入阻抗都會減小。干擾可分為周期性的連續(xù)干擾、周期性的脈沖干擾、時不變的連續(xù)干擾和隨機產(chǎn)生的突發(fā)性干擾。擴頻通信方式是一種簡便、易實現(xiàn)、價格低廉的方式。(3) 抗多徑干擾能力強擴展頻譜信號占據(jù)的頻帶很高，當(dāng)由于某種原因引起衰落時，只會使小部分頻譜衰落，而不會使整個信號產(chǎn)生嚴重畸變。ST7536也是較早的電力線載波Modem芯片，調(diào)制解調(diào)技術(shù)是較落后的FSK方式，加上三字節(jié)容錯，它最高波特率只能達到400 bps。 3 電力載波抄表系統(tǒng)總體設(shè)計圖31是基于電力線調(diào)制解調(diào)器的自動抄表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，系統(tǒng)以供電局的計算機抄表中心為主站，以電力變壓器10KV/380V供電的每個小區(qū)為相對獨立的子系統(tǒng)，在這些子系統(tǒng)中，集中器又相當(dāng)于主站，電能表以及數(shù)據(jù)采集器為從站。[8]設(shè)計任何一個產(chǎn)品之前明確它的功能和技術(shù)指標(biāo)是非常必要的。將時鐘放在集中器上還有利于上位機對時鐘進行精確校時。電力線傳來的載波信號由SSCP300接收，需一個帶通濾波器，經(jīng)過預(yù)放大再送到SSCP300的接收端，再送給單片機進行處理，單片機中存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)過現(xiàn)有的電話網(wǎng)傳送給控制計算機，控制計算機根據(jù)數(shù)據(jù)對供配電進行控制。圖410給出了SSCP300網(wǎng)絡(luò)接口控制器的節(jié)點圖，SSCP300提供了通訊中的數(shù)據(jù)鏈路功能和物理層協(xié)議服務(wù),主處理器負責(zé)與SSCP300的通信及執(zhí)行特殊的應(yīng)用工作,SSCP300提供數(shù)據(jù)鏈路功能和物理層的協(xié)議LinkLa服務(wù)。SSC P300從電力線上耦合并解調(diào)出來產(chǎn)生解調(diào)后的信號，主處理通過5線的串行外圍接口SP2將從S2輸入的解調(diào)后信號經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)分組接收進來，而PDCI實現(xiàn)SSPM和上位機的通信。圖411 SSCP300和單片機的通信 [5] RS232/RS485接口標(biāo)準(zhǔn)MODEM的通信接口采用的是RS232標(biāo)準(zhǔn)。本文直接應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的外置式調(diào)制解調(diào)器，不僅接口簡單，而且擴展能好。另外它的6腳X1和7腳X2之間外接晶振，芯片內(nèi)部已有接地電容，無須在外電路中接電容。要使這種建立在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層面上的通信系統(tǒng)得以正確實施，優(yōu)秀的軟件和良好的協(xié)議是必不可少的。上電復(fù)位信號使系統(tǒng)復(fù)位，系統(tǒng)都將重新進行初始化，包括串口初始化等。 圖53 SSCP300初始化流程圖【18】圖54 SSCP300讀事務(wù)子程序圖55 SSCP300寫事務(wù)子程序 主控制器在每次上電時必須初始化SSC P300系統(tǒng)信息,因為系統(tǒng)信息是掉電丟失的，系統(tǒng)信息是通過一個寫操作寫入SSC P300的。他們所講授的知識，開闊了我的思路，培養(yǎng)了我與他人在學(xué)習(xí)和工作中的協(xié)作能力，使我受益匪淺。相信自動抄表系統(tǒng)會有更加廣闊的發(fā)展前景!致 謝感謝我的輔導(dǎo)老師陳興，本論文是在陳老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題到最后完稿無不滲透著陳老師的心血和智慧。調(diào)制電路的工作過程是這樣的:從終端到中心的鏈路建立之后，先控制MOD2和MOD1使MSM7512B工作在接收狀態(tài)，使能“MODEM狀態(tài)中斷”，等待數(shù)據(jù)采集中心的應(yīng)答信號；當(dāng)有應(yīng)答信號時，MSM7512B的CD/引腳變的有效，觸發(fā)W77E58的“MODEM狀態(tài)中斷”，在中斷過程中，查詢是否為正確的應(yīng)答信號，如果是，則禁止“MODEM狀態(tài)中斷”，使能“發(fā)送數(shù)據(jù)空中斷”，控制DTRB和DTRA引腳使MSM7512B切換到發(fā)送模式，控制RTSB/引腳使能MSM7512B的發(fā)送，控制RTSB/引腳選擇M7512B的發(fā)送幅度為4dBm，然后就可以從存儲器中取出數(shù)據(jù)通過PSTN向數(shù)據(jù)采集中心發(fā)送數(shù)據(jù)，如果不是正確的應(yīng)答信號，則繼續(xù)等待應(yīng)答信號。(b)時鐘模塊當(dāng)上位機下發(fā)校時指令時，MCU可對時鐘進行寫操作，在定時抄表程序中，MCU要讀取時間數(shù)據(jù)，與上位機下載時間相比較，從而執(zhí)行相應(yīng)的程序。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C30的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。該電平的變化可用來指示芯片的解調(diào)工作狀態(tài)。隨著當(dāng)代社會信息化的飛速發(fā)展，借用公用電話交換網(wǎng)進行信息傳輸?shù)募夹g(shù)己經(jīng)達到成熟階段。DSP可以通過使用一個300點的ROM查詢表來產(chǎn)生擴頻載波(SSC)的高層狀態(tài)和低層狀態(tài)。SSPM是由SSC P300和SSC P111構(gòu)成的,而SSPM是由主處理器W77E58控制核心控制的,SSC P111媒介接口和電力線耦合電路部分完成緩沖放大、低通濾波和信號耦合等功能。發(fā)送時將該線性調(diào)頻波作為載波來對傳送的基帶信號（信息數(shù)據(jù)）進行擴頻調(diào)制，實現(xiàn)頻譜擴展后形成相當(dāng)帶寬的低功率譜密度信號，通過輸出放大器和媒介耦合電路傳輸?shù)矫浇?；接收時電力線上的線性擴頻信號通過耦合[濾波網(wǎng)絡(luò)輸入，并可采用匹配濾波器對線性調(diào)頻信號進行壓縮處理，使信號在一個很短的時間內(nèi)輸出集中的能量。圖46 單片機與時鐘芯片DS12887的連接電路電力線載波電路是負責(zé)與載波電表的通信，能同時接收多路電力載通信，每一路電力載波均有獨立的收發(fā)系統(tǒng)。集中器的組成結(jié)構(gòu)框圖如圖41所示。反之亦然(7) 數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)集中器之間的通信低壓電力線載波數(shù)據(jù)不能夠跨越變壓器，所以數(shù)據(jù)集中器基本上是被設(shè)置在住宅小區(qū)配電站以內(nèi)，數(shù)據(jù)采集器與集中器之間的通訊采用低壓電力線載波通信方式。(4) SCll28芯片SCll28芯片是面向電力線載波通信市場而開發(fā)研制的專用擴頻調(diào)制解調(diào)器電路。國外在電力線載波通信技術(shù)方面發(fā)展較早，多家國外公司陸續(xù)推出了自己的電力線載波Modem芯片。特別是在干擾的環(huán)境下，采用擴頻通信技術(shù)是提高通信設(shè)備抗干擾能力最有效的措施。因此，多載波調(diào)制方式技術(shù)的實質(zhì)是將時分多路的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)化成為頻分多路的數(shù)據(jù)傳輸。(3) 低壓電力線傳輸干擾特性分析在低壓電力線上進行數(shù)據(jù)通信時的另一個需要認真研究的重要問題是電力線上干擾的特殊性質(zhì)。(1) 低壓電力線上輸入阻抗及其變化輸入阻抗是表征低壓電力線傳輸特性的重要參數(shù)，研究輸入阻抗對于提高發(fā)送機的效率，增加網(wǎng)絡(luò)的輸入功率有重大意義。但是隨著市場需求和技術(shù)的發(fā)展，將來的民用電力線載波通信必將成為一個很大的通信網(wǎng)。90年代初，自動抄表技術(shù)被引進到中國，早期的AMR系統(tǒng)主要用于大電網(wǎng)的電能量考核結(jié)算。在技術(shù)上高壓載波通信主要為業(yè)內(nèi)業(yè)務(wù)通信，由于網(wǎng)絡(luò)專一性，其簡單的數(shù)據(jù)通信在國內(nèi)外基本成熟，進入千家萬戶的民用電力網(wǎng)才是最大的通信物理網(wǎng)絡(luò)。本文在大量收集查閱國內(nèi)外有關(guān)遠程抄表系統(tǒng)資料、深入用戶及用電管理部門廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了一種采用低壓電力線載波通信技術(shù)的遠程自動抄表系統(tǒng)。電力線載波通信就是以電力網(wǎng)作為信道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。由于用戶負荷的隨機接入和切除，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化以及不可抗拒的自然因素，如雷電等的影響，使得其干擾表現(xiàn)出很強的隨機性和時變性，從而難以找到一個準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來加以描述。到目前為止，國內(nèi)外己有一些企業(yè)開發(fā)出了用于電力線載波通信的產(chǎn)品:如開發(fā)的電力線載波抄表系統(tǒng)在技術(shù)上取得了可喜的進步和成功，但尚未能符合用戶使用要求，由于專用芯片的原因，抄表系統(tǒng)的抄到率最高僅能達到90%左右。[8]由于電力線并不是專為傳輸信號而設(shè)計的，所以有必要分析高頻信號在電力線中的傳輸特性。這些復(fù)雜現(xiàn)象的組合，使信號的衰減隨距離的變化關(guān)系變得非常復(fù)雜，有可能出現(xiàn)近距離點的衰減比遠距離點還大的現(xiàn)象。但窄帶技術(shù)的缺點是抗干擾能力較差，盡管窄帶通信中的接收器具有較窄的通帶，使得僅有一小部分噪聲能進入接收器，但由于此類接收裝置中的濾波器具有高品質(zhì)因數(shù)，瞬間的脈沖噪聲會使其發(fā)生自干擾，引起它對傳輸來的信號產(chǎn)生誤操作。再經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出。采用擴頻通信技術(shù)，能在很大程度上克服電力線上強衰減、強干擾的缺陷，大大提高通信系統(tǒng)的生存能力。可進行即插即用(g) 為20腳的S0IC封裝， X (3) PL3105芯片PL3105芯片是北京福星曉程公司為智能儀表應(yīng)用設(shè)計的產(chǎn)品，它內(nèi)嵌直接序列擴頻單元。(5) 計算機抄表中心通過通信網(wǎng)對集中器送來的電量數(shù)據(jù)進行分類和儲存、校對抄錄時間、設(shè)置用戶編號和抄表時間、發(fā)布抄錄命令以及統(tǒng)計和計價、為收取電費、線損計算、負荷控制提供服務(wù)。集中器既要做上位機的從機，又是載波電表的主機，其軟、硬件的設(shè)計要求從根本上保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定。所以不管外部供電電壓如何，一旦啟動DS12887的計時功能，它將自動地進行年、月、日、星期、時、分、秒的計時。擴頻通信具有很強的抗干擾性能，通過相關(guān)分析實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。利用擴頻載波技術(shù)開發(fā)多用戶環(huán)境下的電力線Modem通信網(wǎng)絡(luò)的通信模塊是由電力線數(shù)據(jù)通信接口(PDCI)和電力線調(diào)制解調(diào)器(SSPM)構(gòu)成。單片機通過發(fā)送命令讀取這些數(shù)據(jù)結(jié)來判斷發(fā)生的事件及當(dāng)前狀態(tài), P300之間的傳送是通過SPI接口實現(xiàn)的。本文中的電平轉(zhuǎn)換采用MAXIM公司的MAX485芯片完成。AO是信號輸