【正文】 ST7536 發(fā)送和接收模塊軟件設(shè)計(jì) 開 始S T 7 5 3 6 發(fā) 送 中斷現(xiàn) 場 保 護(hù)T D amp。模塊程序主要包括： 主程序， ST7536 的發(fā)送中斷， ST7536 的接收中斷 和 PC 口的接收 和發(fā)送 中斷 等。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 37 電力線耦合電路原理圖 本章小結(jié)：本章主要完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。因?yàn)檩d波的頻率比較高（ 100～ 400kHz），遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電網(wǎng)的頻率，這樣就使載波信號(hào)暢通無阻，而能夠隔斷高壓。 電力線耦合模塊 電路 設(shè)計(jì) 該模塊是整個(gè)系統(tǒng) 輸入輸出的關(guān)鍵部分，它的主要功能是 載波信號(hào)的輸出 、 輸入通路 和濾波， 并起隔離 220V/50Hz 工頻的作用 ，同時(shí) 通過小串口P2 實(shí)現(xiàn)電力線上信號(hào)的接收和發(fā)送 . 該電路設(shè)計(jì)時(shí)需考慮電力線路側(cè)的阻抗特性 ， ， 圖 35 中 TR1為信號(hào)耦合變壓器，電力線路側(cè)阻抗一般取 3～ 30Ω 。 圖 39 FSK 調(diào)制解調(diào)模塊原理圖 圖 310 芯片外接電路 芯片 ST7536 的 RX/TX 端口接收 來自上位機(jī)的指令來選擇接收和發(fā)送模式， 通過 CLR/T 端口來設(shè)置中斷源 0INT 和 1INT 的工作狀態(tài)。電容值與晶振特性有關(guān)，典型值為 22pF+10%/22pF10%,也可將時(shí)鐘直接加于管腳XTAL1 上。 當(dāng)復(fù)位輸入（ RESET ）來初始化芯片。當(dāng) BRS=0 時(shí)，其中心頻率為 ，當(dāng) BRS=1時(shí)，其中心頻率為 。 RAI 的輸入電壓范圍為 2mVrms 至 2Vrms. 接收濾波器的輸出經(jīng)一增益為 20dB 的放大器放大，該級(jí)放大器還同時(shí)對(duì)大信號(hào)提供限幅作用。 max（ VALCI） =V11下一步增益增加 V11=max（ VALCI） =V12下一步增益不改變 V12=max(VALCI)下一步增益降低 圖 35 接收部分： 置 Rx/Tx=1 時(shí)芯片工作于接收模式。 發(fā)送通路的輸出級(jí)包括一自動(dòng)電平控制（ ALC）系統(tǒng) ，它使得模擬發(fā)送輸出信號(hào) (ATO)的幅度與線路的阻抗的變化無關(guān)。再次激活發(fā)送模式時(shí)需要 Rx/Tx 回到高電平并至少保持 3ms 的時(shí)間，然后再置 Rx/Tx 為 0電平 。 167。 單片機(jī)的 I/O 口 通過提供高低電平來控制芯片 ST7536 的發(fā)送和接收模式的選擇，單片機(jī)的 和 口用來控制芯片 ST7536 的測試特性 。 單片機(jī) 電路設(shè)計(jì) 該模塊 電路 主要功能是 接收 PC 機(jī)通過串口 電路 發(fā)送的信息 .將信息送給調(diào)制解調(diào)芯片 ST7536 進(jìn)行調(diào)制 。如此實(shí)現(xiàn)電力線信息交換。變壓器與一系列功放管和三級(jí)管構(gòu)成了電力線耦合電路承擔(dān)數(shù)據(jù)在電力線線上傳輸 的載體。并簡要介紹了模塊功能，所使用的芯片及芯片的相關(guān)資料。在 第一節(jié)先對(duì)電力線載波通信進(jìn)行了簡單的分析 ， 第二節(jié)主要對(duì)電力線載波調(diào)制的幾種方法進(jìn)行簡單分析描述， 經(jīng)過逐一比較我們確定了一個(gè)最 好的調(diào)制解調(diào)方案。設(shè)變壓器回路的等值電容為 C 明，則諧振頻率 F 一可由下式求得： Fres = CLeqeqPI21 (公式 22) 典型的變壓器接入電路如下圖 210 所示： 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 27 由于直接利用電力線路載波傳送信號(hào)，接口電路中必須采取必要的保護(hù)措施，以避免電網(wǎng)因故障造成瞬態(tài)高壓時(shí)載波系統(tǒng)受到危害。濾掉發(fā)送信號(hào)的二次諧波。從電力線分離余下的接口； 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 26 方案： 在設(shè)計(jì)過程中主要需要注意 對(duì)耦合變壓器的保護(hù)。5V+5%/55% AGND 22 模擬地 AVDD 23 模擬正電源： 5V+5%/5V5% RAI 24 模擬信號(hào)接收輸入 RxFo 25 接收濾波器輸出 TxFI 26 發(fā)送濾波器輸入 ALCI 27 自動(dòng)電平控制輸入 ATO 28 模擬信號(hào)發(fā)送輸出 167。可提取出接收時(shí)鐘信號(hào)； 半雙工同步 FSK 調(diào)制解調(diào)器； 1 芯片的主要特點(diǎn)： 雖然它采用 FSK調(diào)制技術(shù)，而沒有采用擴(kuò)頻技術(shù)，沒有擴(kuò)展通信的優(yōu)點(diǎn)，但是，正因?yàn)槿绱耍梢栽谠肼曨l帶很寬的信道環(huán)境下實(shí)現(xiàn)可靠通信。 167。 方案：該模塊主要使用 ST12C5A60S2 單片機(jī) ，它控制 ST7536 芯片的工作。 芯片特點(diǎn)： 1 單 5V 電源工作 2 LinBiCMOSTM 工藝技術(shù) 3 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器 4 177。 30V 的輸入。 串口通信模塊 設(shè)計(jì)方案的確定 串口通信模塊是實(shí)現(xiàn)單片機(jī) PC 機(jī) 通信 的核心模塊 ,主要用來通過與 PC機(jī)互聯(lián)通信下載程序到微控制器芯片 STC12C5A60S2以達(dá)到對(duì) FSK調(diào)制解調(diào)模塊的控制。因此電力線上的高削減、高噪聲、高變形，使電力線成為一個(gè)不理想的通信媒介；但由于現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，使電力線載波通信已成為可能。實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)電力線空載時(shí)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)載波信號(hào)可傳輸?shù)綆?km。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕仨毤右蕴幚怼?④ 電力線存在脈沖干擾。通信距離很近時(shí)，不同相間可能會(huì)收到信號(hào)。這就使得同母線的各條電力線上所能共同利用的頻譜，還要比40～ 500kHz 窄 167。同一發(fā)電廠、變電所種不同電壓等級(jí)的電力線也均在同一高壓區(qū)內(nèi)，并由電力變壓器將其相互耦合。國內(nèi)統(tǒng)一的使用頻帶為 40～ 500kHz。它所使用的頻帶主要由高頻通道的特性所決定。電力線載波設(shè)備和通信線載波設(shè)備沒有原理上的區(qū)別。其具體過程為： A 端的語音信號(hào) (O． 3— 3． 4kHz)經(jīng)差接系統(tǒng)，與頻率為斤的載波進(jìn)行調(diào)制，并取其上邊帶，將語音信號(hào)頻譜搬移到高頻，成為 f+(O． 3～ 3． 4)kHz 的高頻信號(hào)，通過放大和帶通濾波器濾除諧波成分，經(jīng)結(jié)合濾波器 Fl、耦合電容器 C1 送到電力線的耦合相線上。圖中電力線上很高的 50Hz 電壓，由于頻率低，電壓幾乎都降落到耐壓很高的高壓耦合電容器兩端，結(jié)合濾波器的變量器線圈上所降電壓無幾，這樣的耦合是非常安全的。常用的耦合采用圖中所示的相地耦合方式。 167。主要體現(xiàn)在發(fā)射功率、調(diào)制效率、抗干擾性能、抗多徑能力等方面。 它具有頻譜利用率高，信號(hào)調(diào)制解調(diào)易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以較好地解決電力線通信信道的多徑衰落和頻率選擇性衰落，已廣泛地應(yīng)用于電力線通信、無線局域網(wǎng)（ WLAN）等技術(shù)領(lǐng)域。它把有效的頻譜分成許多小的信道。采用該技術(shù)，能在很大程度上克服電力線的大衰減、強(qiáng)干擾的缺陷，提高了通信系統(tǒng)的能力。通常采用反饋型移位寄存器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列。擴(kuò)頻的主要特點(diǎn)就是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)必須預(yù)先知道一個(gè)預(yù)置的擴(kuò)頻碼或密鑰，擴(kuò)頻碼必須足夠長，盡量接近類似于噪聲的隨機(jī)數(shù)字序列。因此，實(shí)際工程中，我們只能用偽隨機(jī)或偽噪聲（ PN）序列作為擴(kuò)頻碼。擴(kuò)頻系統(tǒng)的性能同擴(kuò)頻碼的性能有很大關(guān)系。擴(kuò)頻通信在一定程度上可以提高頻帶內(nèi)抗干擾的能力， 但是當(dāng)載波信號(hào)由于阻抗不匹配而引起信號(hào)跌落時(shí)，擴(kuò)頻通信也無能為力。 擴(kuò)頻通信方式 擴(kuò)頻通信，即擴(kuò)展頻譜通信 (Spread Spectrum Communication)，是一種信息傳輸方式，其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬。 在 PSK 系統(tǒng)中，由于發(fā)送端是以某一個(gè)相位做基準(zhǔn)的，因而在接收系統(tǒng)中也必須有對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)相位作參考，如果基準(zhǔn)相位發(fā)生變化就會(huì)造成誤碼。 該方式通過調(diào)制載波的相位來傳輸數(shù)據(jù)，也是一種線性調(diào)制技術(shù)。一般來講，可以附加帶通濾波器用來抑制帶外噪聲，降低 FSK 發(fā)送器的諧波。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 23 為連續(xù)相位 2FSK 信號(hào) 圖 23 為圖 22 輸入信號(hào)相應(yīng)的連續(xù)相位 2FSK 信號(hào)波形， 其中載波頻率 f1和 f2分別代表數(shù)字信號(hào)“ 0” 和“ 1” 。 圖 22 是輸入的基帶信號(hào)，即“ 0”和“ 1”的二進(jìn)制序列。通信兩端采用異步、半雙工方式收發(fā)信號(hào)。頻移鍵控是將所要傳輸?shù)男畔⑤d荷在載波的瞬時(shí)頻率變化上，即頻率的變化反映信息的變 化。傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制方式有幅移鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）和相移鍵控（ PSK）等。首先，要有較高的頻譜利 用率，這樣才能適應(yīng)電力線通信信道有效帶寬窄的特點(diǎn)；其次，要有較好的功率利用率，能把功率集中在有效的頻帶內(nèi)，降低功率損失；另外，對(duì)信道的衰減特性和非線性特性要有較好的抵抗性，對(duì)噪聲干擾要有很強(qiáng)的抑止能力，能在很低的信噪比情況下正常工作。在此 基礎(chǔ)上，又派生出了差傳統(tǒng)的低壓電力線載波通信一般采用頻帶傳輸，即用載波調(diào)制的方法將攜帶信息的數(shù)字信號(hào)的頻譜搬移到較高頻率上，以避開電力線的強(qiáng)噪聲干擾。 并實(shí)現(xiàn)一個(gè)通過串口實(shí)現(xiàn)單片機(jī) PC的互聯(lián)通信，來對(duì) ST7536 芯片的控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送和存儲(chǔ) 。自下而上，條理清晰。最 后完成畢業(yè)論文。通過電路對(duì) 電力線上傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行處理，單片機(jī)系統(tǒng)再將采到的數(shù)據(jù)送到上位機(jī)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收 、 發(fā)送 和存儲(chǔ) 。發(fā)展 PLC 技術(shù)的目的，不是取代光纖通信接入以及 ADSL 等其它寬帶接入技術(shù)，而是作為以上技術(shù)的互補(bǔ)，在特定應(yīng)用場合發(fā)揮各自的長處，為國家信息化建設(shè)節(jié)省投資，給廣大網(wǎng)民帶來利益。據(jù)有關(guān)市場研究公司預(yù)測，在 2020 年之前中國的寬 帶用戶數(shù)量將達(dá)到 5450 萬戶，面對(duì)如此巨大的寬帶用戶市場， PLC 的發(fā)展拉動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)向千家萬戶的覆蓋。為適應(yīng)現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式電力線載波機(jī)的開發(fā)研制也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。127。 (3) 載波技術(shù)裝備水平有了很大提高，從五六十年代雙邊帶電子管ZDDI/2amp。如葛－滬 177。127。在應(yīng)用上，上至 500KV 線路，下至 35KV 乃至 10KV 線路， amp。 在我國，四十年代已河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 有日本生產(chǎn)的載波機(jī)在東北運(yùn)行，做為長距離調(diào)度的通信手段。 日本對(duì) PLC 的態(tài)度，經(jīng)歷了從初期懷疑否定、到開放試驗(yàn)、直至今日的積極推動(dòng)的三個(gè)階段。 國際各大公司紛紛推出 PLC 調(diào)制解調(diào)芯片，其中主要有美國 Intellon 公司的 1 5 85 和 200Mbit／ s 芯片，西班牙 DS2 公司 45 和 200Mbit／ s 芯片等等。 電力線通信的國內(nèi)外研究應(yīng)用狀況 167。 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：單載波類、擴(kuò)展頻譜類和 OFDM(J 下交頻分復(fù)用 )調(diào)制技術(shù)。眾所周知，目前的電力線主要用來傳輸電能的。另外，電力線通信技術(shù)組網(wǎng) 簡單、成本低、可靠性高、易于實(shí)現(xiàn)受到越來越多的人的關(guān)注。 課題研究背景及意義 電力線載波通信是利用電力線這種介質(zhì)來進(jìn)行載波傳輸?shù)囊环N通信方式。 在以數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信為主干線而覆蓋全國的電力通信網(wǎng)絡(luò)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)乃至全國網(wǎng)的主要通信手段之一，從理論研究，到運(yùn)行實(shí)踐，我們都取得了可喜的成效 ， 隨著科技的迅速發(fā)展，電力線已成為一種新型的寬帶接入技術(shù)，并且有著良好的發(fā)展前景。 ST12C5A60S2 集成開發(fā)環(huán)境 (IAR)與使用詳解 ..... 39 167。 電力線耦合模塊電路設(shè)計(jì) ..................... 33 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................... 35 167。 系統(tǒng)描述 ................................... 26 167。 串口通信模塊設(shè)計(jì)方案的確定 ............. 16 167。 擴(kuò)頻通信方式 .......................... 10 167。 傳統(tǒng)的低電壓電力線載波通信分析 ............... 7 167。 國外發(fā)展 ............................... 3 167。具有不用布線、覆蓋范圍廣、連接方便、抗干擾性和抗衰減性 、易于實(shí)現(xiàn) 等顯著優(yōu)勢，可以有效可行的實(shí)現(xiàn)電力線通信 。 本文 著重論證了系統(tǒng)及各個(gè)單元電路的實(shí)現(xiàn)方案，研究了以 ST7536 單片機(jī)為核心的核心系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括復(fù)位、晶振電路 、收發(fā)電路及 接口電路設(shè)計(jì) 。該方法可避免新的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和投資，因而具有很大的方便性、免維護(hù)性和即插即用等特點(diǎn)，因而電力線通信的應(yīng)用越來越廣泛。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 數(shù)字信號(hào)在 電源供電線路上的載波傳輸電路設(shè)計(jì) 摘要 電力線路本身是用來傳輸電能的，因而在現(xiàn)代社會(huì)里它隨處可見，是一筆巨大的財(cái)富。 電力線用于信息傳輸?shù)牟焕蛩厥蔷€路阻抗小、信號(hào)衰減大、時(shí)變性大和噪聲影響大 。同時(shí)系統(tǒng)的介紹了基于 STC12C5A60S2 單片機(jī)的編程線路的設(shè)計(jì)包括一個(gè)MAX232 單片機(jī) PC 機(jī)接口 電路、復(fù)位、晶振電路及接口電路。 關(guān)鍵詞 ：電力線通信，載波通信， FSK 調(diào)制， STC7536 芯片， STC12C5A60S2