【正文】 char Receive(void) //接收函數(shù){ unsigned char dat。 //空操作 TI=0。 SBUF=dat。y)。x) for(y=125。 for(x=z。 //CPU相應(yīng)的中斷容許 ES=1。 //SMO和SM1完成對串口工作方式的選擇，串口方式1 TI=0。 //允許接收 SM0=0。 //定時器1的baud rate 9600bit/s TR1=1。 //定時器1 TH1=0xFD。其余程序說明均在注釋中有詳細(xì)說明。delay()完成延時任務(wù)；Send()為發(fā)送函數(shù)； Receive()為接收函數(shù)；RE() interrupt 4 為中斷操作。 主機(jī)主要完成對路燈亮、滅進(jìn)行控制，如圖51所示。軟件設(shè)計的任務(wù)是從軟件需求出發(fā)，根據(jù)需求確定的程序的功能，到最后的程序流程圖，程序代碼，模塊設(shè)計，以及所涉及到的算法做一個詳細(xì)的編寫。 軟件流程圖的實現(xiàn)軟件系統(tǒng)設(shè)計在實現(xiàn)路燈智能化控制中是必不可少的，同時對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行很重要。相同的透明工作模式或自定義工作模式。本章主要進(jìn)行軟件編寫，流程圖編寫，以及必要的主函數(shù)說明。 第4章 照明控制系統(tǒng)通信協(xié)議軟件設(shè)計 第五章 電力載波通信協(xié)議與軟件設(shè)計 軟件編程是和上面的硬件電路圖相結(jié)合的。 ：我在調(diào)制過程中遇到了失控，接受發(fā)送亂碼的情況，致使最終效果不佳。 當(dāng)只有從機(jī)模塊時，單片機(jī)的單燈還會繼續(xù)無規(guī)則的閃爍，經(jīng)我和同學(xué)的反復(fù)論證，得出是由于電力載波模塊靜電的影響造成的。 ：在調(diào)試過程中，遇到單個路燈再無主機(jī)發(fā)送命令是，它會自動無周期閃爍，我對單片機(jī)，以及電力載波模塊都做了測試，完好無缺。在測試中首先要解決電源問題，看是不是正常供電、電壓是不是穩(wěn)定等。 ：通電之前一定要檢查電源電壓的幅值與所接電源的正負(fù)極性。所以在安裝之前一定要檢驗元器件，并和設(shè)計要求的型號，規(guī)格，進(jìn)行比對。 基于電力載波技術(shù)的智能化路燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和電路圖 結(jié)構(gòu)圖分析：主AT89S52單片機(jī)完成對路燈的控制、調(diào)壓指令的發(fā)出和路燈狀態(tài)的顯示，從AT89S52主要完成路燈的狀態(tài)的檢測，調(diào)壓指令的執(zhí)行，并將路燈的狀態(tài)發(fā)送到主AT89S52單片機(jī)。在凌晨15點之間路上行人和車輛較少，在不影響行人和車輛行駛的前提下，適當(dāng)?shù)慕档吐窡舻妮斎腚妷?，?jù)上面的路燈功率損耗實驗分析可以節(jié)省近38%的電能。在子夜不影響交通道上的行人和車輛正常行進(jìn)的情況下，我們可以調(diào)整路燈的輸入電壓可以達(dá)到節(jié)省電能的目的。在此論文設(shè)計中，應(yīng)用從單片機(jī)上的按鍵和從機(jī)程序配合使用，來模擬路燈的壞燈情況的。智能路燈搭建如圖及原理：圖412和圖413所示：圖412 智能控制路燈實現(xiàn)方框圖圖413電流檢測電路 路燈的智能控制是由功率變換單元和可變電抗變換器通過調(diào)整路燈的供電電壓來實現(xiàn)節(jié)能。圖411所示，當(dāng)開關(guān)SW1閉合時，P20端口高電平時路燈亮，為低電平時路燈滅。在電力載波技術(shù)中，噪聲背景中的信號檢測與信號參數(shù)或者波形估計對于系統(tǒng)的安全性，穩(wěn)定性，可靠性具有重要意義，檢測問題的一般模型如圖411所示：圖411 檢測問題的一般模型 為了消除背景噪聲以及外來干擾的影響，本論文中采用三階微分電路來檢測電流，通過仿真實驗分析，效果明顯。 因此在不影響人車行進(jìn)的情況下，為了改變傳統(tǒng)的路燈控制方式可將路燈的照明亮度適度調(diào)低。 路燈的智能化實現(xiàn)傳統(tǒng)的路燈控制采用開關(guān)控制，人工送電人工關(guān)電。 8P—MODE：懸空或接5V高電平是默認(rèn)模式，接地為低電平可以設(shè)置自己需要的模式； 9P—NC/RST ：復(fù)位腳。如圖48所示：圖48 載波耦合電路電路通過對以上KQ330模塊的外圍電路分析，集成后的KQ130電力載波模塊的電路圖如49所示：圖49 KQ130模塊電路圖KQ130引腳[7]說明：正面從左至右為19腳：圖410 KQ130模塊引腳圖 1P—AC：220V交流電壓的火線（或零線）；2P—AC：220V交流電壓的零線（或火線）；1P和2P那個是火線，那個是零線沒有嚴(yán)格分明，以免在接入不正確的情況下引發(fā)不必要的危險。相當(dāng)于數(shù)字芯片里面的使能端。KQ330EF的GL端口是專用來零點檢測的。圖46 濾波接收電路 零點檢測電路[14]：零點檢測也叫過零檢測。177。根據(jù)并聯(lián)諧振公式： (41) 以f=120KHz，選擇電容為C5=4700P，可以選擇合適的電感值，L2=220uH。現(xiàn)代濾波技術(shù)主要有卡曼濾波、非線性濾波、維納濾波等。如圖45所示： 圖45 載波信號功率放大電路濾波接收電路[6]如46圖所示，R3在接受發(fā)射信號時可以有效抵抗衰減；電感L電容C5組成并聯(lián)諧振回路，經(jīng)典濾波是根據(jù)傅立葉分析和變換提出的一個工程概念。二極管D6主要是將輸入端的電壓鉗制在一個合適的值內(nèi)，從而使輸出端更加穩(wěn)定，降低失真。KQ330的外圍電路如圖44所示：圖44 KQ130模塊內(nèi)部組成載波信號功率放大電路[6]如圖45所示：如45圖所示： KQ330模塊被使能后，載波信號由T1端輸出。KQ330引腳說明：正面從左至右為1～11腳： 1P—IRX，載波信號的輸入端； 2P—AGND，輸入輸出模擬電路共地端口； 3P—VAD，模擬電路電源與AGND之間并聯(lián)一只470uF電容； 4P—VCC，+5V的供電電壓； 5P—DGND，輸入輸出數(shù)字電路共地端口； 6P—RX，調(diào)制數(shù)據(jù)的輸入端，接單片機(jī)的TXD端口； 7P—GL，零點檢測輸入端口，接光耦的集電極端； 8P—T1，載波頻率輸出端口； 9P—TX，調(diào)制數(shù)據(jù)輸出端，接單片機(jī)的RXD端口； 10P—MODE,載波數(shù)據(jù)模式控制端口； 11P—NC。 ：25℃～+70℃ 濕度≤95%。 KQ330系列性能： ～135KHZ，接口波特率9600bps。 由于KQ130里面集成了KQ330，所以要想徹底了解到其相關(guān)知識和滿足我們開發(fā)應(yīng)用的能力。 電力線載波通信芯片的選擇我國的電力載波芯片沒有相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)替換性較差，在實際應(yīng)用中這是必須要考慮的。節(jié)點之間的通信是通過載波技術(shù)實現(xiàn)的[10]。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通訊的可靠性和有效性是很重要。圖43 從控機(jī)結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)然，在上述通訊實現(xiàn)的過程，難免會發(fā)生信息傳輸延遲、信息亂碼的情況[12]。另外，從控站可以對當(dāng)前的天色做出判斷，并根據(jù)事先調(diào)試的時間進(jìn)行采樣處理，以便在合適的時間對路燈的供電電壓做出合適的調(diào)整，以實現(xiàn)其節(jié)能的目的。 3)從控站（各個行政區(qū)內(nèi)的幾條街道或者幾個居住小區(qū)）從控站的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖43所示，每個從控站可控制三組路燈（每組可表示一條街道或者一個居住小區(qū)內(nèi)的路燈，也可以分為很多組，這里為了方便表示只畫了三組）。在圖42中的架構(gòu)圖中，表示出了它要實現(xiàn)的什么功能。只有在全部確認(rèn)無誤后，從控站才執(zhí)行相應(yīng)的命令和操作。 圖42 主控機(jī)結(jié)構(gòu)圖下面是信源編碼的組成：一個最基本的通信數(shù)據(jù)包由8字節(jié)數(shù)據(jù)組成：第一、二字節(jié)是主控站標(biāo)識（可以是事先編寫好的IP地址）；第三字節(jié)是命令；第四、五字節(jié)是分配給從站的地址（IP地址或者虛擬IP地址）；第六至第八字節(jié)為傳送的有效數(shù)據(jù)。并采集路燈的工作狀況?？偪驁D見41圖：圖41 照明系統(tǒng)綜框圖其各自構(gòu)成如下：1） 總控站（城市路燈的總控制中心/總樞紐） 在本論文設(shè)計中，總控站是由主控單片機(jī)上的LED顯示燈和數(shù)碼管來模擬的，一旦接收到壞燈信息，數(shù)碼管立刻將其壞燈編號顯示出來，LED顯示燈將全排顯示，以提醒工作人員進(jìn)行檢修。 為了達(dá)到高可靠性和節(jié)約電能的目的，并結(jié)合現(xiàn)有的電力載波技術(shù)和手頭的電子元器件，設(shè)計出的基于電力線載波通信技術(shù)的智能化路燈控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。 通過我們對電力載波技術(shù)的了解，利用現(xiàn)有布線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，可以減少投資和成本。完成主控站，總控站，和從控站之間的信息交換，可實現(xiàn)對路燈開關(guān)時間設(shè)定、開啟比例設(shè)定、路燈壞損查詢，路燈電壓調(diào)整等相關(guān)操作。 第四章 照明控制系統(tǒng)設(shè)計通過上面對通信知識，電力載波知識的了解，并對KQ130模塊的FSK調(diào)制技術(shù)的掌握，而且我們也對PLC信道進(jìn)行了分析和建模，有了這些知識儲備，相信我們在接下來的系統(tǒng)設(shè)計中得心應(yīng)手。，一定要考慮在加入線路高斯白噪聲的環(huán)境下，即在一定的信噪比下進(jìn)行傳輸性能的測試，有助于提高其實用價值和安全性。在用電高峰期，各種用電設(shè)備的不斷切入，斷開，對電力線的干擾不斷，容易出現(xiàn)信號丟失現(xiàn)象。 研究的低壓電力線近似模型[10]如圖33所示。但是我們可以建立一個基本特性的近似模型，通過對近似模型的分析和研究，我們可以在此基礎(chǔ)上更深入的了解和分析我們所需要的部分。并且實用價值和替換性并不大、可靠性不高、普及率不大，我們要具體問題具體分析。圖32 多徑干擾 電力線通信信道模型 通過以上對電力線信道特性和噪聲干擾的分析[10]。如圖所示的電力線通信結(jié)構(gòu)模型中，發(fā)射信號和接受信號之間有兩條通路。信號傳錯了線、信號強(qiáng)度不夠、電力線污染等都可以造成干擾，這些都可以等效為熱噪聲。如路燈、KQ130模塊、功率變換單元等。這個很容易在電力線上引起脈沖干擾。電力線上的干擾可分為非人為干擾和人為干擾[9]。 因此我們在設(shè)計系統(tǒng)的時候必須要考慮到這兩個因素，折中讓系統(tǒng)的總體性能達(dá)到最好的狀態(tài)。顯然這種衰減與通信距離、信號頻率等密切相關(guān)。在電力載波技術(shù)中，衰減對信號的影響最大。而且在傳輸過程中信號是衰減的，很容易導(dǎo)致失真。在路燈供電過程中，我國采用的是220V交流兩線供電?？偟膩碚f。如何選擇調(diào)制方式、采用何種系統(tǒng)構(gòu)架、采用何種通信協(xié)議、通信方式，應(yīng)建立在對低壓電力線信道特性了解的基礎(chǔ)之上。圖31為廣義信道模型： 圖31 廣義信道模型然而通信系統(tǒng)中存在著嚴(yán)重的干擾問題，特別是處于研究階段的低壓電力載波通訊方面，附加了加性噪聲和電磁兼容問題。廣義信道除了包括媒介之外還包括與通信相關(guān)的變換裝置。信道具有廣義信道和俠義信道之分[10]。通過我們對電力載波技術(shù)的了解，利用現(xiàn)有的電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，可以減少投資和成本。目前，大部分城市內(nèi)的鐵路通信、軌道交通通信系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)、政務(wù)系統(tǒng)等都是基于雙絞線、同軸電纜、光纜等物理媒介實現(xiàn)通信的[12]。因而對通訊信道特性的分析和模型的建立是研究通信問題的基礎(chǔ)。信號在傳輸過程中遇到噪聲是不可避免的。在這些問題的影響下，通信的可靠性、安全性、有效性等受到嚴(yán)重威脅，同時這也在很大程度上限制了它的使用。同時總服務(wù)器的控制指令通過通過FSK接收機(jī)，調(diào)制，耦合到電力線上，再通過接收機(jī)，解碼，來控制路燈的開關(guān)時間，電壓調(diào)整等等。FSK 一般采用正交相乘的方法來實現(xiàn)調(diào)制的數(shù)字化。 在信號調(diào)制和信道分析過程中，大多數(shù)噪聲都是高斯過程。圖24 非相干FSK接收機(jī)方框圖其中包絡(luò)檢波： 包絡(luò)檢波[8]電路主要就是應(yīng)用二極管和三極管。然后將這些值進(jìn)行比較。目前的越來越多的這種調(diào)制方式朝著連續(xù)FSK發(fā)展。 圖23 非連續(xù)相位FSK產(chǎn)生 如圖23所示，兩個頻率發(fā)生器f1和f2根據(jù)輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過變換開關(guān)進(jìn)行不斷的切換，然后經(jīng)過放大電路對信號的放大，從輸出電路的輸出端輸出不連續(xù)的FSK信號。而且，以目前數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，大多的離散FSK朝著連續(xù)FSK發(fā)展[5]。 FSK有兩個分類，連續(xù)和離散的FSK[16]。 FSK調(diào)制基礎(chǔ) FSK調(diào)制技術(shù)是日常通訊中一種常見的、應(yīng)用比較成熟、抗干擾很強(qiáng)的調(diào)制技術(shù)。 圖22 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 FSK調(diào)制技術(shù) FSK（Frequencyshift keying）移頻鍵控指的是用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息[8]。在圖22中，也明顯的表示出了調(diào)制方式的基本框圖。基于本論文KQ130模塊采用的是FSK的調(diào)制方式，所以下面將對FSK調(diào)制技術(shù)做一個詳細(xì)的介紹。兩個調(diào)制方法的原理基本相同，如圖22所示，輸入的基帶信號通過調(diào)制器、信道再到解調(diào)器直到最后的基帶信號輸出，但在信道過程中，一定會出現(xiàn)各種噪聲。 因此，探索一種實際可行、可操作的調(diào)制方式是非常重要的。 實際應(yīng)用表明，電力載波技術(shù)的信道變化劇烈，干擾強(qiáng)，各種突發(fā)噪聲多等一系列問題。通過現(xiàn)代載波技術(shù)的發(fā)展，讓其在更廣闊的領(lǐng)域應(yīng)用成為可能。早期主要借助于電力載波機(jī)，在通信的兩端口都安裝有阻波器（用來減少能量的損耗）。但因干擾大，信號污染嚴(yán)重，只有在很少的相對封閉的地方實際應(yīng)用。怎么樣選擇合適的調(diào)制方式，要從PLC技術(shù)的發(fā)展說起。