【正文】 濾波電容的輸出端接 +5V 輸出的三端穩(wěn)壓器，再經(jīng)過濾波電容后可得到單片機(jī)和SC1128 所需的工作電源（芯片供電電壓為 5V）。它通過 RS232 口與 PC 機(jī)相連，其中 PC 機(jī)完成總體控制功能，AT89C2051 完成與調(diào)制解調(diào)芯片、 PC 機(jī)的接口和數(shù)據(jù)處理功能。數(shù)據(jù)由微處理器發(fā)送至 SC1128 芯片，經(jīng)過處理后通過功率放大器和耦合器發(fā)送至電力線上，完成電力線上的發(fā)送和接收。信號由電力線經(jīng)耦合器、帶通濾波器和前級放大器（可選）進(jìn)入 SC1128 芯片。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)成如下所述。在 設(shè)置捕獲門限值時(shí)要特別注意與通信速率值的配合，否則將無法同步的結(jié)果。 表 43： 表 43 通信速率的設(shè)置 S1 S0 通信 速率（ PN 碼 63 位） 周波 0 0 6K 單周波 0 1 3K 雙周波 1 0 四周波 工作狀態(tài)寄存器的的。如通信速率快慢和捕獲門限的大小。因此可為小型應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)暫存避免系統(tǒng)突然掉電而丟失一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)。因此，對電路內(nèi)部608 位 SRAM 的讀寫操作同樣是按圖 42 的格式先給出地址再給出讀或?qū)懖僮魑缓涂詹僮鳎詈蠼o出寫入 SRAM 的數(shù)據(jù)或讀出 SRAM 內(nèi)的數(shù)據(jù)。 （ 2） MCU 對 SRAM 的讀 /寫 由于控制字的地址為 A5～ A0 只有六位，因此可尋址范圍是 6426? 。 MCU 對 SC1128 芯片的設(shè)置（讀或?qū)懀┯薪y(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式即每次讀或?qū)懚际怯蓛蓚€(gè)字節(jié)（控制字和數(shù)據(jù)位）完 成的，其格式說明如圖 42： A5 A4 A3 A2 A1 AC R/W NOP D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 圖 42 MCU 電路的設(shè)置示意圖 MCU 對電路設(shè)置（讀或?qū)懀r(shí)要向電路的 CS 端給出低電壓，再向電路發(fā)出同步脈沖 SETCLK，在同步脈沖的控制下首先向 LINK 端串行給出 8 位位控制字，即先由高到低分別給出六位（ A5～ A0）地址，再給出讀 /寫控制位（第七位）和空操作（第八位 ）；然后給出 8 位數(shù)據(jù) 。 43 VDDT 內(nèi)置電子表電源輸入端 44 CP320 內(nèi)置電子表晶體振蕩器輸出端（ 32768HZ） SC1128 芯片參數(shù)的設(shè)置 （ 1） MCU(Microcontroller——單片機(jī) )對芯片的設(shè)置（讀 /寫） MCU 對 SC1128 芯片的設(shè)置是通過 CS， SETCLK 和 LINE 三端進(jìn)行的。發(fā)射或接收同步后產(chǎn)生同步脈沖 38 TX 發(fā)射 /接收數(shù)據(jù)端（雙向端口） 39 LINE 設(shè)置數(shù)據(jù)及狀態(tài)的輸入 /輸出端（雙向端口） 低壓電力線載波通信系統(tǒng) 23 40 SETCL 同步設(shè)置時(shí)鐘輸入端（ MCU 對本電路設(shè)置） 41 CS 設(shè)置片選輸入端（ MCU 對本電路設(shè)置） 42 NC 無連接。 0 為接收， 1 為發(fā)射。否則 35 POWAL 電源報(bào)警輸出端。高壓開漏輸出。其功能特點(diǎn)： （ 1） 直接序列 擴(kuò)頻技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)； 相位檢測 帶通 濾波器 VOC 符號 檢測器 tB i?cos 取樣脈沖 帶通 輸出 a b c )(cos tAB ? 低壓電力線載波通信系統(tǒng) 20 （ 2） 發(fā)射信號分為兩種形式輸出：一種是經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器后正弦緩沖器輸出，諧波成分少 ；另一種以高壓開漏緩沖器輸出，應(yīng)用成本低； （ 3） 輸出信號放大器，對輸入信號進(jìn)行前置放大； （ 4） 內(nèi)置看門狗電路，監(jiān)視系統(tǒng)程序工作狀態(tài)； （ 5） 內(nèi)置電壓檢測器，監(jiān)視電源電壓的變化，并及時(shí)向向系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號； （ 6） 內(nèi)置電子表電路（ 24 小時(shí)制），滿足對不同時(shí)間段計(jì)費(fèi)率的要求（支持掉電工作）； （ 7） 內(nèi)置串行半雙工同步傳輸通信接口，方便與 MCU 之間的控制命令和 數(shù)據(jù)交換； （ 8） 內(nèi)置 864? SRAM 存儲器（支持掉電工作），為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)暫存； （ 9） 提供 QFP44 線封裝形式（ LQFP44PIN）； （ 10） 單 +5 伏電壓工作； SC1128 芯片的邏輯框圖和主要引腳說明 SC1128 的內(nèi)部邏輯如圖 41 所示 圖 41 SC1128 的內(nèi)部邏輯框圖 其電特性指標(biāo)（ VDD=5V, AT =工作環(huán)境溫度）如表 41 所示，主要管腳說明低壓電力線載波通信系統(tǒng) 21 如 表 42 所示 表 41 SC1128 電特性指標(biāo) 名稱 符號 條件 （ CTA ???? 8520 ） 規(guī)范值 單位 最小 最大 輸出高電平 OHV AIOH ?20?? VVIH ? VVIL ? V mAIOH ?? VVIH ? VVIL ? 輸出低電平 OLV AIOH ?20? VVIH ? VVIL ? mAIOH ? VVIH ? VVIL ? 輸入高電平 IHV VVOUT ? 或 輸入低電平 ILV VVOUT ? 或 輸入漏電流 I DOI VV ? 或 GND 177。該芯片在小型多功能應(yīng)用系統(tǒng)中可以降低系統(tǒng)成本并提高系統(tǒng)功能的作用。由于采取了直接序列擴(kuò)頻、數(shù)字信號處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術(shù)，因此該電路應(yīng)用在電力線通信方面具有較強(qiáng)的抗干擾及抗衰減性能。由于國外電力線 modem 芯片是針對本地區(qū)電網(wǎng)特性、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，且一般是針對家庭內(nèi)部自動化而設(shè)計(jì)，因此在國內(nèi)適應(yīng)都難盡人意。其中 SC1128 完成數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)功能， PC 機(jī)完成人機(jī)界面設(shè)計(jì)，而單片機(jī)與 MODEM 的通信用軟件模擬 CI2 總線來完成。在二進(jìn)制移相鍵控信號中，當(dāng) 0)( ?t? 時(shí)，符號檢測器輸出為 “1”碼，當(dāng) ?? ?)(t 時(shí)，符號的檢測輸出 “0”碼，這樣就把基帶數(shù)字信號恢復(fù)出來了。因?yàn)榻邮諜C(jī)和本地參考信號的準(zhǔn)確估計(jì)，還因?yàn)橄喔蓹z測器比別的類型的檢測器有優(yōu)良的特性，所以直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)中使用相干檢測器。 擴(kuò)展頻譜信號的解調(diào) 擴(kuò)頻信號經(jīng)解擴(kuò)后，剩下的問題就是從已解擴(kuò)了的帶有信息的中頻信號中，檢測出發(fā)射端發(fā)送的基帶數(shù)字信號。下圖本地參考信號是用與發(fā)射信號完全相同的辦法來產(chǎn)生的 。在相關(guān)解擴(kuò)的過程中，載有信息的信號被變化到了一個(gè)新中心頻率上（即某個(gè)中頻），這樣就避免了泄漏的可能性，同時(shí)也簡化了接收機(jī)的設(shè)計(jì)，是外差式相關(guān)器后面的電路在較 低的頻率下工作，性能也較為穩(wěn)定。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，缺點(diǎn)是對于干擾信號有直通和碼速率泄露現(xiàn)象。擴(kuò)頻信號的解擴(kuò)相關(guān)器一般有兩種形式，即 “直接式 ”和 “外差式 ”。列如，系統(tǒng)的振蕩器的輸出信號相位是穩(wěn)定的，或者在有調(diào)制的（ PSK）情況下，相位作為時(shí)間的既定函數(shù)而變化，這個(gè)振蕩信號就具備了相關(guān)性。列如，假設(shè)相位值用相位偏移 ?? 表示，其中 ?? 定義為本碼元初相與前一碼元初相之差，并設(shè) 則數(shù)字信息序列與 2DPSK 信號的碼元相位關(guān)系可舉例表示如下： 數(shù)字信息： 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 2DPSK 信號相位： 0 0 0 ? 0 ? ? ? 0 0 ? 按照前面的規(guī)定畫出的 2PSK 及 2DPSK 信號的波形如下圖所示 ?)(0 te twccos twccos? ???? ，表示數(shù)字信息“ 1” 0??? ，表示數(shù)字信息“ 0” 低壓電力線載波通信系統(tǒng) 17 圖 34 2PSK 及 2DPSK 信號的 波形 擴(kuò)展頻譜信號的相關(guān)解擴(kuò) 擴(kuò)頻系統(tǒng)中，常用信號的相關(guān)性來檢測淹沒在噪聲中的有用信號。為此，實(shí)際中一般不采用 2PSK 方式，而采用一種所謂的相對移相（ 2DPSK）方式?？紤]待實(shí)際通信時(shí)參考基準(zhǔn)相位的隨機(jī)跳變是可能的，而且在通信過程中不容易被發(fā)現(xiàn)，這樣，采用 2PSK 方式就會在接收端發(fā)生錯(cuò)誤的恢復(fù)。 但是，如果采用絕對移相方式，由于發(fā)送端是以某一個(gè)相位作為基準(zhǔn)的，因而在接收系統(tǒng)中必須有這樣一個(gè)固定基準(zhǔn)相位作參考。 2PSK 的信號在其一碼元程序時(shí)間 sT 內(nèi)為： X1 X2 X3 X4 低壓電力線載波通信系統(tǒng) 16 即發(fā)送二進(jìn)制符號 0 時(shí) )(0te 取 0 相位；發(fā)送二進(jìn)制符號 1 時(shí) )(0te 取 ? 相位。我們這里假定接收到的有用信號與本地參考信號是同步的 。 擴(kuò)頻系統(tǒng)的調(diào)制、解 擴(kuò) 和解調(diào) 由通信原理可知，在 PSK、 FSK、 OOK 三種調(diào)制中， PSK 信號是最佳調(diào)制信號，所以在設(shè)計(jì)中我們采用的是 2PSK 調(diào)制方式。當(dāng) n 很大時(shí)，若想生成多項(xiàng)式十分困難。若 M 序列由一個(gè) n 級移位寄)(jRx = ?? ?pi ixp 1 2 11 j=0 ?? ?pi jii xxp 1 *1 j≠ 0 )(jRx = ?? ?pi ixp 1 2 11 j=0 jipi i xxp ??? *11 j≠ 0 低壓電力線載波通信系統(tǒng) 15 存器產(chǎn)生的，則該 M 序列的特征多項(xiàng)式可以表示為： nn xcxcxccxf ????? . .. . .. . ..)( 2210 其中， 1,........,10 ?? ncc ，特征多項(xiàng)式中的 ix （ i=0,1,2， …… ， n）與移位寄存器的第 i 個(gè)寄存器相對應(yīng)，反映了線性反饋特性。在二進(jìn)制移位寄存器發(fā)生器中，若 n 為寄存器級數(shù)，則所產(chǎn)生的最大長度序列的周期為 12?n ，也就是說周期為 12?n 的移位寄存器序列是最大長度序列，即 M 序列。一類為非最大長度序列，另一類為非最大長度序列。編碼理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是抽象代數(shù)的有限域理論。狹義偽隨機(jī)序列定義為自相關(guān)函數(shù)具有如下形式的序列： 低壓電力線載波通信系統(tǒng) 14 廣義偽隨機(jī)序列定義為自相關(guān)函數(shù)具有下列形式的序列： 這里 ix 定義在二元域上，只有 +1 和 1 兩個(gè)值， p 為碼序列周期。偽隨機(jī)序列具有類似于隨機(jī)序列的性質(zhì)，但它的結(jié)構(gòu)或者形式是預(yù)先可以確定的，并且可以重復(fù)產(chǎn)生和 復(fù)制。但實(shí)際上我們只能用偽隨機(jī)或偽噪聲序列作為擴(kuò)頻碼。對擴(kuò)頻碼 通常提出下列要求：易于產(chǎn)生；具有隨機(jī)性；擴(kuò)頻碼應(yīng)具有盡可能長的周期；應(yīng)具有雙值自相關(guān)函數(shù)和良好的互相關(guān)特性。 擴(kuò)頻系統(tǒng)中的偽隨機(jī)序列 擴(kuò)頻碼 簡介 在擴(kuò)頻系統(tǒng)中，信號頻譜的擴(kuò)展是通過擴(kuò)頻碼實(shí)現(xiàn)的。混頻的作用不僅僅是兩個(gè)輸入載波相乘進(jìn)行外差，而且還是兩個(gè)調(diào)制波),(1 tuc 和 ),( tucr 的相乘。兩個(gè)周期相同，碼位同步的調(diào)相信號混頻的結(jié)果，偽碼調(diào)制被解擴(kuò)，而把由信息碼確定的相移仍保留在中頻信號中，混頻器的輸出仍為已調(diào)相波。如果兩個(gè)信號是 )c o s(),( 1111 ?? ?ttucA與 )c o s (),( 222 ?? ?ttucA r 相乘，并設(shè)和頻項(xiàng)被濾除，則有 )c os (),(),()c os (),(),(21 1121 ???? ??? IrIr tuctuActuctucAA 式中： A=2121 AA, 12 ??? ??I ； 12 ??? ?? ； ),(1 tuc 是發(fā)端的偽隨機(jī)碼； ),( tucr 是本地的偽隨機(jī)碼； 2? 和 1? 分別為本地載波和發(fā)端載波初相。 下面來考慮接收端混頻的情況，也就是討論用偽隨機(jī)碼作調(diào)制信號的已調(diào)波的混頻問 題。平衡調(diào)制抑制了載波，但對這種信號，接收端為了從收到的已調(diào)波中恢復(fù)調(diào)制信號必須能準(zhǔn)確的恢復(fù)載波分量。 取 “1”碼時(shí)， ? c(u,t)= ? ，則有 tAtf 0cos)( ?? 當(dāng) c(u,t)取 “0”時(shí) tAtf 0cos)( ??? 當(dāng) c(u,t)取 “1”時(shí) 顯然，這樣一個(gè)調(diào)制信號可等效為一個(gè)只取 177。 信源 PN碼 振蕩器 擴(kuò)頻 調(diào)制 高 放 同 步 PN 碼 解 調(diào) 解 擴(kuò) 混 頻 本 振 （ a）發(fā)射 c(t) fo （ b）接受 Lf a’(t) r1’ (t) r1(t) c’(t) d(t) a(t) s(t) 低壓電力線載波通信系統(tǒng) 12 在二相調(diào)制中 ? =? c(u,t)是二進(jìn)制偽碼序列。 設(shè)載波為 tA 0cos? ，偽隨機(jī)信號為 c(u,t)，則平衡調(diào)制波為 ttuActf 0co s),()( ?? 式中： A 為載波幅度； 0? 是載波的角頻率。 圖 32 直擴(kuò)系統(tǒng)組成框圖 偽隨機(jī)信號的調(diào)制與混頻 擴(kuò)頻頻譜系統(tǒng)信息的傳輸，是把信號調(diào)制 在偽隨機(jī)碼序列中再通過偽碼序列對載波調(diào)制后來實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)?。對于干擾信號和噪聲而言，由于與偽隨機(jī)序列不相關(guān)，在