【導(dǎo)讀】隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市基礎(chǔ)實(shí)施的不斷完善，各企事業(yè)單位，居民小區(qū)，軍事基地，各公共場(chǎng)所等有著各種各樣的的安全要求。作難度，而基于載波通信技術(shù)的安保系統(tǒng)能解決這一困擾。特點(diǎn)是不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。機(jī)呈現(xiàn)給工作人員。本設(shè)計(jì)介紹了基于電力線載波通信技術(shù)的安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及原理。闡述了電力線信道特點(diǎn)，硬件設(shè)計(jì)原理。并最終描述的系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工。電路，通信程序流程，并詳細(xì)介紹了載波芯片的功能。課題研究的背景和發(fā)展?fàn)顩r·····················································1. 電力線載波通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展·······································1

　　

【正文】 ............................................. 13 數(shù)字通信方式 (ASK, FSK, PSK) .......................................................................................... 13 擴(kuò)頻通信方式 ........................................................................................................................ 14 其他通信方式 ........................................................................................................................ 15 系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)選擇 ............................................................................................................... 16 FSK 頻移鍵控 ....................................................................................................................... 16 FSK 調(diào)制 ................................................................................................................................ 16 FSK 解調(diào) ................................................................................................................................ 17 3. 3 本章小結(jié) ........................................................................................................................................ 17 第 4 章 硬件電路的設(shè)計(jì) ...........................................................................................18 4. 1 總體介紹 ........................................................................................................................................ 18 主控芯片選擇及硬件電路設(shè)計(jì) .................................................................................................. 18 紅外安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................................................................................... 20 接收電路 ................................................................................................................................. 20 發(fā)射電路 ................................................................................................................................. 21 載波通信單元的設(shè)計(jì) ................................................................................................................... 23 X 載波模塊介紹 ....................................................................................................................... 23 載波模塊基本原理 ............................................................................................................... 24 載波模塊硬件連接圖 ............................................................................................................ 25 串口通信硬件電路設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 27 電源單元硬件設(shè)計(jì) ....................................................................................................................... 28 硬件設(shè)計(jì)實(shí)物圖 ............................................................................................................................ 29 本章小結(jié) ........................................................................................................................................ 30 第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .........................................................................................31 整體軟件介紹 ................................................................................................................................ 31 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................................................... 31 單片機(jī)軟件編程語言 ........................................................................................................... 31 單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng) ........................................................................................................... 32 單片機(jī)燒錄軟件 ................................................................................................................... 33 單片機(jī)軟件流程 ................................................................................................................... 34 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................................................... 38 上位機(jī)軟件編程語言 ........................................................................................................... 38 上位機(jī)軟件流程圖 ............................................................................................................... 39 上位機(jī)軟件編程 ................................................................................................................... 40 本章小結(jié) ........................................................................................................................................ 42 結(jié) 論 ..........................................................................................................................43 致 謝 ..........................................................................................................................44 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................45 附錄 ..............................................................................................................................47 1 第 1 章 緒論 電力線載波 Power Line Carrier 通信是利用高壓電力線通常指 35kV 及以上電壓等級(jí)、中壓電力線指 10kV 電壓等級(jí)或低壓配電線 380/220V 用戶線作為信息傳輸媒介進(jìn)行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信方式。近年來電力線載波技術(shù)突破了僅限于單片機(jī)應(yīng)用的限制，已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代，并且隨著電力線載波技術(shù)的不斷發(fā)展和社會(huì)的需要中 /低壓電力載波通信的技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用亦出現(xiàn)了方興未艾的局面。電力線載波通信這座被國外傳媒喻為未被挖掘的金山正逐漸成為一門電力通信領(lǐng)域乃至關(guān)系到千家萬戶的熱門專業(yè)。 最早的 PLC 實(shí)用技術(shù)是一種被稱為 ”脈沖控制 ”的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供速率極低的單向通信，發(fā)射機(jī)功率為數(shù)十千萬，主要用于路燈和負(fù)荷控制 [1]。20 世紀(jì) 50 年代以來，人們開始研究電力線 (主要為高壓 )通道的高頻特點(diǎn) (5kHz－ 500kHz),并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了電力系統(tǒng)調(diào)度通信及被廣泛使用的電力線載波機(jī)。 20 世紀(jì) 90 年代國外開始研究電力線 (主要為低壓及中壓 )的高頻特性(2MKH80MKH)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了實(shí)用的高速 PLC 產(chǎn)品及系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，國內(nèi)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(shù)，該技術(shù)在現(xiàn)有電力線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)，語音，視頻等多業(yè)務(wù)的承載。高速電力線載波技術(shù)不斷進(jìn)步，是一種極富誘惑力同時(shí)充滿著經(jīng)濟(jì)氣息的一種技 術(shù) [2]。 電力線載波通信系統(tǒng)是為了保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行而應(yīng)運(yùn)而生的，他同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱。目前，他更是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營市場(chǎng)化和管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)；是確保電網(wǎng)安全，穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段；是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。由于電力通信網(wǎng)對(duì)通信的可靠性，保護(hù)控制信息傳送的快速性和準(zhǔn)確性具有及嚴(yán)格的要求，并且電力電力部門擁有發(fā)展通信特殊資源優(yōu)勢(shì)，因此，世界上大多數(shù)國家的電力公司都以自建為主的方式建立了電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)。 2 電力線載波的優(yōu)點(diǎn) (1)利用現(xiàn)有配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，無需重新布線； (2)通過墻上插座可將家電聯(lián)網(wǎng)電腦插到插座上就可直接上網(wǎng)； (3)傳輸數(shù)據(jù)速率高達(dá) 2Mbit/s,比 ISDN 快 30 多倍，覆蓋范圍廣。 但是電力線通信仍存在一些問題需要克服，列如：電力線通信的電磁(EMC)問題。由通信理論可知，擴(kuò)頻可換來噪音比上的好處，因而寬帶 PLC傳輸?shù)氖?9kHz30MHz 的信號(hào)，而電力網(wǎng)使用的大多是非屏蔽線，造成高頻信號(hào)的泄漏和電磁輻射，對(duì)其他信道還會(huì)造成同頻干擾，嚴(yán)重威脅信號(hào)的安全性，可靠性，及保密性。 現(xiàn)在，國際上高速電力線載波通信采用的主要調(diào)制技術(shù)有三類：?jiǎn)屋d波類，擴(kuò)展頻譜類和 OFDM(正交頻分復(fù)用 )調(diào)制技術(shù)。本設(shè)計(jì)將在電力線載波通信方向進(jìn)行分析、仿真，使其在安保系統(tǒng)中作為主要通信技術(shù)進(jìn)行推廣。 安保工程技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展 安保防盜報(bào)警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)，自動(dòng)探測(cè)發(fā)生在布防監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并輔助提示值班人員發(fā)生報(bào)警的區(qū)域部位，顯示可能采取的對(duì)策的系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報(bào)警信號(hào)在安保控制中心準(zhǔn)確顯示出事地點(diǎn)，使于迅速采取應(yīng)急措施。防盜報(bào)警系統(tǒng)與出入口控制系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對(duì)講系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等一起構(gòu)成了入侵防范系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)通常由探測(cè)器 (又稱防盜報(bào)警器 )，傳輸通道和報(bào)警控制器三部分構(gòu)成 [3]。 報(bào)警探測(cè)器是由傳感器和信號(hào)處 理組成的用來探測(cè)入侵者入侵行為的電子和機(jī)械部件組成的裝置，是防盜報(bào)警系統(tǒng)的核心，而傳感器又是報(bào)警探測(cè)器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構(gòu)成不同種類、不同用途、達(dá)到不同探測(cè)目的的報(bào)警探測(cè)裝置。 報(bào)警探測(cè)器的分類： 1．報(bào)警探測(cè)器按工作原理主要可分為紅外線報(bào)警探測(cè)器、微波報(bào)警探測(cè)器、被動(dòng)式紅外線 /微波報(bào)警探測(cè)器、玻璃破碎報(bào)警探測(cè)器、振動(dòng)報(bào)警探測(cè)器、超聲波報(bào)警探測(cè)器、激光報(bào)警探測(cè)器、磁控開關(guān)報(bào)警探測(cè)器、開關(guān)報(bào)警探測(cè)器、視頻運(yùn)動(dòng)檢側(cè)報(bào)警器、聲音探測(cè)器等許多種類。 3 2．報(bào)警探測(cè)器按工作方式可分為主動(dòng)式報(bào)警探測(cè) 器和被動(dòng)式報(bào)警探測(cè)器。 3．報(bào)警探測(cè)器按探測(cè)范圍的不同又可分為點(diǎn)控報(bào)警探測(cè)器、線控報(bào)警探測(cè)器、面控報(bào)警探測(cè)器和空間防范報(bào)警探測(cè)器。 除了以上區(qū)分以外，還有其他方式的劃分。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)使用情況不同，合理選擇不同防范類型的報(bào)警探測(cè)器，才能滿足不同的安全防范要求。傳感器是獵取所研究對(duì)象信息的 “窗口 ”，或者說傳感器是系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息交流的 “接口 ”。因此，它為系統(tǒng)提供進(jìn)行處理和決策所必須的對(duì)象信息，是高度自動(dòng)化乃至現(xiàn)代化尖端技術(shù)必不可少的關(guān)鍵組成部分。當(dāng)傳感器技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化、軍事國防和以宇宙開發(fā)為代表的尖端科 學(xué)與工程等重要領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的同時(shí)，它正以自己的巨大潛力向著與人們生活密切相關(guān)的方面滲透。如在生物工程、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、安全技術(shù)防范、家用電器等方面的傳感器層出不窮，并在日新月異地發(fā)展。 由此可見，從茫茫太空到浩瀚海洋，從各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)到日常生活的衣食住行，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目都離不開各種各樣的傳感器?？梢院敛豢鋸埖卣f，未來的社會(huì)，將是充滿傳感器的社會(huì)。 但是，現(xiàn)代的新型的傳感器必須朝著智能化、集成化、多功能化方向發(fā)展，使用多方法的準(zhǔn)確的自動(dòng)地識(shí)別異常狀態(tài)，從而做到穩(wěn)定可靠的無誤報(bào)的預(yù)報(bào)警。 現(xiàn)在，常 用的防盜報(bào)警系統(tǒng)是用各種傳感器作成的探測(cè)器，對(duì)建筑物重點(diǎn)地點(diǎn)和區(qū)域進(jìn)行布防，系統(tǒng)通過探測(cè)器監(jiān)視各種入侵及各種人為的報(bào)警裝置，如電梯中的報(bào)警按鈕，人員受到威脅時(shí)用的緊急按鈕等。一旦有報(bào)警發(fā)生，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)撥通公安部門的電話，系統(tǒng)工程還可具備一系列更高級(jí)的操作功能，如采用本地聯(lián)網(wǎng)，中心實(shí)時(shí)報(bào)警和計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程報(bào)警，可進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程的設(shè)防和撤防，并具有報(bào)警電子地圖，迅速查明報(bào)警類型和地點(diǎn)，且具有系統(tǒng)自檢和防破壞能力等。數(shù)字化、無線化、集成化是防盜報(bào)警系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，而由眾多廠家今年推出的新產(chǎn)品觀察，不難發(fā)現(xiàn)防盜報(bào)警 產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。 1．更穩(wěn)定 /可靠 :如探測(cè)器需可抗 RF 工 //EMI、防雷電等，以適應(yīng)惡劣氣候； 2． )更多樣的功能 :如探測(cè)器可調(diào)頻、防遮擋、防噴蓋、防破壞等； 3．更精美、小巧的外觀 :以符合品味日益提高的室內(nèi)裝演需求； 4 4．更智能化的設(shè)計(jì) :方便地設(shè) /撤防，人性化的操作界面； 5．更強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能； 6．更方便的擴(kuò)展性。 可見，上述發(fā)展趨勢(shì)，事實(shí)上都建立在數(shù)字化、無線化、集成化的三大核心技術(shù)基礎(chǔ)上。 總體而言， 2021 年以來防盜報(bào)警產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，產(chǎn)品技術(shù)將在數(shù)字化、無線化、集成化核心前提下力求突破。而在 應(yīng)用市場(chǎng)上，將朝更細(xì)化的方向前進(jìn) —針對(duì)不同市場(chǎng)，推出不同產(chǎn)品。以成長(zhǎng)最快的住宅小區(qū)應(yīng)用為例，有廠商表示，專為住宅小區(qū)設(shè)計(jì)的定向幕簾式 +防寵物探測(cè)器，成本低、安裝簡(jiǎn)單、適合家庭用的無線聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)，以及小區(qū)智能化安防加報(bào)警集成系統(tǒng)產(chǎn)品都將是亮點(diǎn)。而除了住宅小區(qū)、商辦大樓的室內(nèi) /外應(yīng)用，機(jī)場(chǎng)、碼頭、養(yǎng)殖場(chǎng)、礦場(chǎng)、油田等室外應(yīng)用更是前景廣闊。 在現(xiàn)代光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的支持下， GPS, GIS 電子地圖、多媒體操作、管理與控制軟件引入到防盜報(bào)警系統(tǒng)中。這種新的防盜報(bào)警系統(tǒng)采用多媒 體技術(shù)同時(shí)處理多種信息，并使信息之間、信息與設(shè)備之間、設(shè)備與設(shè)備之間建立邏輯聯(lián)系，而集成為一個(gè)交互式的與電視監(jiān)控、出入口控制等聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)，從而達(dá)到自動(dòng)復(fù)核、自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)預(yù)測(cè)、自動(dòng)處理警情，使整個(gè)安防系統(tǒng)成為一種具有智能化的活的系統(tǒng)，從而使防盜報(bào)警系統(tǒng)發(fā)揮巨大、有效、可靠、靈活的功能。 電力系統(tǒng)通信網(wǎng)是一種專業(yè)的通信網(wǎng)，是由發(fā)電廠及變電所等各級(jí)電力部門相互連接的傳輸系統(tǒng)和設(shè)在這些部門的交換系統(tǒng)或終端設(shè)備構(gòu)成，是電網(wǎng)重要組成部分，由電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行管理模式、經(jīng)濟(jì)性等因素決定。通信技術(shù)經(jīng)歷了從縱橫交換到程控交換、從明線和同軸電纜到光纖傳輸、從模擬網(wǎng)到數(shù)字通信網(wǎng)、從定點(diǎn)通信