【正文】 0 x 1 = 1P 0 . 5 = 1 P 0 . 5 = 0T D + +T C T C = 0T D 指 向 指 針 * P* P + +T B C T B C = 0關(guān) 中 斷中 斷 返 回NNYYYN 開 始P指 向 TBUF首地 址*P指 向 TDP++TC=8=0開 0中 斷返 回 圖 42 ST7536 發(fā)送軟件流程圖 圖 43 ST7536 發(fā)送啟動流程圖 河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 開 始S T 7 5 3 6 接 收 中斷讀 P 1 . 3 口 數(shù) 據(jù)P 1 . 2 = 1R D 1 , R D ! 0 x 8 0R D 1 , R D amp。主控端主程序軟件流程圖 41所示： 開 始串 口 初 始 化串 口 中 斷 允 許中 斷 1 初 始 化P C F L A G = = 0S T F L A G = = 0發(fā) 送 P C R B U F 中數(shù) 到 S T R B U FS T R B U F 到 P C返 回NNYY 河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 圖 41 主程序軟件流程圖 167。 167。 河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)的軟件 采用 了 模塊化的方法來設(shè)計 ， 先設(shè)計主程序，然后根據(jù)要實現(xiàn)的功能分別設(shè)計各個模塊的程序。第一節(jié)先對系統(tǒng)進行總體描述，接下來再通過對系統(tǒng)模塊化分析，在每一節(jié)中對每個模塊進行的硬件設(shè)計，完成接口設(shè)計。壓敏電阻的響應比較緩慢，在出現(xiàn)脈沖的 1μs 之內(nèi)仍然有幾十伏的電源，足以燒壞放大電路。 在耦合電路部分高壓保護措施是至關(guān)重要的， 除了電力線上會產(chǎn)生高壓脈沖破壞器件以外，當設(shè)備剛剛接上電源時，如果電力線剛好處于電壓的最大值，而此時電容上的電壓為 0，會有 300V（ 220V 有效值 ，最大值 311V）的高壓直接加在變壓器兩端，引起很大的電流，從而在次級產(chǎn)生尖峰脈沖。 變壓器 TR1 實現(xiàn)了高壓與低壓的隔離。然后確定線 圈初次級的匝數(shù)比或阻抗比，本設(shè)計取 12/21，最后設(shè)計功率放大器的輸出匹配電阻。 167。芯片 12 管腳河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 TxD 接收來自 單片 機的數(shù)據(jù)， 5 管腳 RxD 將 調(diào)制后的信息通過外接電路發(fā)送到電力線上。 圖 38 自動頻率環(huán)路濾波器 測試特性： 1 附加的放大器允許在管腳 RxFO 上觀察接收帶通濾波器的輸出 2 當 TEST4=1 時，腳 RxFO 直接輸入發(fā)送帶通濾波器被選擇和允許 河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 3 當 TEST2=1 時，發(fā)送到接收的自動轉(zhuǎn)換延時由 3s 縮至 4 當 TEST1=1 時，發(fā)送到接收的自動轉(zhuǎn)換模式無效，電路的功能模式由Rx/Tx 控制，方式如下：當 Rx/ Tx =0 時，電路連續(xù)發(fā)送，當 Rx/Tx =1 時，為便于測試時鐘恢復模塊與 FSK 解調(diào)模塊的連接斷開，此時 TEST3 為時鐘的恢復模塊的輸入端， RXDEM 跟隨 TEST3,RxD 送出重新同步數(shù)據(jù)。 自動頻率控制（ AFC）模塊調(diào)節(jié)接收和發(fā)送濾波器的中心頻率到載波工作頻率。晶振接于管腳 XTAL1 和 XTAL2 之間，并需要外接 2 電容以保證晶振正常工作。當 RESET =0 時，置芯片于低功耗模式并復位內(nèi)部邏輯，當 RESET =1 時激活芯片。 附加的數(shù)字和模擬功能 。中頻帶通濾波器的輸出（ IFO） 通過一外接耦合 電容耦合到 FSK 解調(diào)器的輸入（ DEMI），以消除接收通道的偏置電壓。中頻帶通濾波器的中心頻率與 BRS 有關(guān)。經(jīng)放大限幅后的信號送人混頻器進行下變頻，混頻器的同步本振信號由 FSK 調(diào)制功能提供。 圖 36 發(fā)送數(shù)據(jù)輸出定時 加于 RAI 與公共端 0V 間的接收信號經(jīng)開關(guān)電容帶通濾波器（接收帶通河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 濾波器， Rx bandpass）濾波，濾波器的中心 頻率為接收信號的中心頻率，其帶寬約為 6KHZ。波特率和信道的選擇同樣也也由表1 決定。增益改變的依據(jù)是 ALCI 在檢測期間的所得的最大值與二個門限電平和 V12 的比較結(jié)果。本 ALC 系統(tǒng)是帶有 32 個河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 離散增益值的可變增益控制系統(tǒng)，由模擬反饋信號 ALCI 控制（見圖 27）。為了限制頻譜和降低信號中的諧波成分，來自 FSK 調(diào)制解調(diào)器的已調(diào)信號再由開關(guān)電容帶通濾波器（發(fā)送帶通濾波器 ,即 TX BANDPASS）進行濾波。 圖 34 發(fā)送數(shù)據(jù)輸入定時 此時通過 CLR/T 端設(shè)置單片機的中斷口 0INT 在下降沿觸發(fā)，在下降沿開始往寄存器中寫數(shù)據(jù)， 發(fā)送數(shù)據(jù)（ TXD）在決定波特率的時鐘信號 CLR/T 的上升沿被采樣。 ST7536 的波特率和信道的選擇由撥動開關(guān) SW2 控制，如下表 31所示： 表 31： SW21 (CHS) SW22 (BRS) 波特率 發(fā)送頻率（ KHZ） TxD=1TxD=0 OFF OFF 600 ON OFF 600 OFF ON 1200 ON ON 1200 發(fā)送模式： 置 芯片 ST7536 的 1 號引腳 Rx/Tx =0 時芯片為發(fā)送模式，當Rx/Tx 保持低電平超過 3ms 時，芯片自動進入發(fā)送工作模式。 FSK 調(diào)制解調(diào)器模塊 電路設(shè)計 該模塊是整個系統(tǒng)的核心部分，主要功能將接收到的來自單片機 的 數(shù)據(jù)調(diào)制 后發(fā)送的電力線上，將來自電力線上數(shù)據(jù)解調(diào)后發(fā)送給單片機 從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)在電力線上的傳輸。從而控制 ST7536 芯片是處于發(fā)送數(shù)據(jù)到電力線狀態(tài)，還是處于從電力線讀數(shù)據(jù)的狀態(tài)，原理圖如圖 33 所示。這部分的主要原理圖如圖 32所示。同時通過 I/O口 接收經(jīng)過 ST7536 解調(diào)處理過 的 來自電力線的信息 ，再經(jīng)過單片機處理過后，由發(fā)送端口 TxD 將處理 過的信息發(fā)送給串口電路。同 時 完成對 FSK 調(diào)制解調(diào)芯片 ST7536 的收發(fā)狀態(tài)的控制、發(fā)送數(shù)據(jù)的產(chǎn)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(guān)閉 、接收來自 ST7536 解調(diào)后的電力線數(shù)據(jù)并通過串口發(fā)送給 PC 機 等 。 167。 圖 32 串口電路原理圖 通過 P1 串口與 PC 機互聯(lián)，通過 MAX232 的發(fā)送端 12 引腳 R1OUT 將信息發(fā)送給 單片機 ST12C5A60S2,通過 接收端 11引腳 R1IN接收 經(jīng)過單片機處理過的 來自電力線解調(diào)后的 數(shù)據(jù)，通過 9 引腳 R2OUT 發(fā)送給 PC 機實現(xiàn)串口通信。在電線的接收端， FSK 調(diào)制解調(diào)模塊檢測到 FSK 信號，進行解調(diào)，將接收到的信息還原成發(fā)送的源信息，然后送到與之相連的單片機，河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 單片機在對接收到的信息進行處理，再將信息通過 RS232 總線轉(zhuǎn)交給接受的PC 機。 系統(tǒng)框圖如下所示： I N T 0P 0 . 5P 0 . 4P 1 . 3單 片 機P C 機S T x DS R x D C L R / TT x DR x / T xR x DS T 7 5 3 6 圖 31 系統(tǒng)框圖 167。 通過串口電路與 PC 機互聯(lián)，接收指令給單片機 ST12C5A60S2，通過 單片機 ST12C5A60S2 控制 ST7536 芯片將數(shù)據(jù)發(fā)送到電力線上或從電力線上接收數(shù)據(jù)。 河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 第三章 系統(tǒng)設(shè)計 167。第五節(jié)是本章的重點，在這一節(jié)我們簡要的介紹系統(tǒng)的主要模塊： 串口通信模塊，微控制器模塊、 FSK 調(diào)制解調(diào)器模塊、電力線耦合 模塊和其他外圍模塊。在第三 節(jié)中， 我們主要對電力線的原理進行了簡要介紹。 本章小結(jié)：本章主要討論了系統(tǒng)及各個單元的設(shè) 計方案。在變壓器的一次側(cè)加入電容 Cfinel、 Cline2 的目的是濾除 50Hz 的交流信號，并且選用具有短路保護功能的電容。與信號載波頻率一致，讓有用信號順利通過。 變壓器型號選擇為 TOKOTl002N，有兩個初級繞組和一個次級繞組，它們的匝數(shù)比為 4： 1： 4，電感量： Lit 繞組為 9． 4? H； L4t 繞組為 140? H。濾走來自電力線 50／ 60HZ 的信號； 將發(fā)送信號放置到電力線； 變壓器有如下作用： 耦合變壓器的設(shè)計及保護措施如下 。 載波芯片 ST7536 與輸電線路的信號傳送須通過接口電路 PLI 來實現(xiàn)，其原理框圖見下圖所示。 電力線耦合模塊 該部分主要有 若干個三級管，放大器，一個變壓器和一個小串口組成。高電平時選擇發(fā)信濾器的輸入為 TxF1 端 TEST3 4 測試輸入端，當 TEST1 為高電平時，選擇本腳為時鐘恢復電路的輸入端 RxD 5 同步接收數(shù)據(jù)輸出端 CLR/T 6 接收或發(fā)送時鐘 RxDEM 7 解調(diào)數(shù)據(jù)輸出端 DGND 8 數(shù)字地 DVDD 9 數(shù)字正電源： 5V+5%/5V5% TEST1 10 測試輸入選擇端，高電平時取消發(fā)送至接收模式的自動切換功能，并使 TEST3 輸入有效 TEST2 11 測試輸入選擇端，高電平時壓縮 發(fā)送至接收模式的自動切換時間 TxD 12 發(fā)送數(shù)據(jù)輸入 XTAL2 13 晶振輸出 XTAL1 14 晶振輸入 河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 CHS 15 信道選擇輸入 BRS 16 波特率選擇輸入 AFCF 17 可用于相連補償網(wǎng)絡(luò)的自動頻率控制信號輸出 DVSS 18 數(shù)字負電源： 5V+5%/5V5% IFO 19 中頻濾波輸出 DEMI 20 FSK 解調(diào)輸入 AVSS 21 模擬負電源 。采用 28引腳的 PLCC 封裝。接收靈敏度為： 2mVrms(600bps)、 3mVrms (1200bps)； 發(fā)送載波頻率通過外接晶振合成； 波特率可選： 600bps／ 1 200bps； 工作電壓177。 ST7536 的傳送速率有 600bps 和1200bps 兩種，雖不能與電話線 Modem 的傳送速率 (可達 28． 8kbps)相比，但與采用無線電臺進行數(shù)據(jù)通信時的傳送速率 (可達 2400bps)卻相差無幾。如果能夠很好地利用它的多頻段性，將可以克服窄帶通信的缺點。 ST7536 是一款功能強大、集成度很高的電力載波芯片，它為家庭和工業(yè)環(huán)境應用而設(shè)計，因此采取了多種抗干擾技術(shù)。 FSK 調(diào)制解調(diào) 器模塊 該模塊是整個系統(tǒng)的核心部分，主要功能是電力線傳輸數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，將所接收到得數(shù)據(jù)經(jīng)過 FSK 調(diào)制解調(diào)后發(fā)送出去，并通過外接網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與電力線的耦合 通信 。 8051 CPU， 1T，單時鐘 /機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 ： STC12C5A60S2 系列工作電壓： （ 5V單片機）STC12LE5A60S2 系列工作電壓： （ 3V 單片機） ： 0 35MHz，相當于普通 8051 的 0～ 420MHz 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié) ...... 1280 字節(jié) RAM I/O 口（ 36/40/44 個），復位后為：準雙向口 /弱上拉（普通 8051傳統(tǒng) I/O 口） 可設(shè)置成四種模式：準雙向口 /弱上拉，推挽 /強上拉，僅為輸入 /高阻，開漏 每個 I/O 口驅(qū)動能力均可達到 20mA，但整個芯片最大不要超過 55mA 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器 可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無內(nèi)部 EEPROM) 9. 看門狗 MAX810 專用復位電路（外部晶體 12M 以下時，復位腳可直接 1K 電阻到地） :在 口有一個低壓門檻比較器 5V單片機為 ，誤差為 +/5%, 單片機為 ，誤差為 +/3% ：外部高精度晶體 /時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到+/10%以內(nèi) ) 1 用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時鐘 常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機為：11MHz～ 單片機為： 8MHz～ 12MHz 精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準 河南科技大學本