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)

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)線載波通信方式,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。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IIIIIIV 1 2 7 V 12第一章緒論高速電力線載波通信技術(shù)不斷進(jìn)步，可以傳輸數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻低壓電力線載波的發(fā)展對(duì)策明確把研究電線要調(diào)制技術(shù)有三類(lèi)：?jiǎn)屋d波類(lèi)、擴(kuò)展頻譜類(lèi)和OFDM(J下交頻分復(fù)用)調(diào)制技路作為通信媒介，具有不用布線、覆蓋范圍3字電力線載波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在低壓配電網(wǎng)上進(jìn)行的1Mbit／s的速率數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品的傳輸速率也從1Mbit／s發(fā)展到2、14、24Mbit／s甚至更高。計(jì)劃，致力于制定歐洲統(tǒng)一的PLC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，并積極推動(dòng)的三個(gè)階段。到目前為止，PLC的試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)遍及各大洲許多國(guó)4如葛－滬±500KV直流輸電系統(tǒng)中，兩換流站的運(yùn)行數(shù)據(jù)的控制信息通過(guò)長(zhǎng)(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載波機(jī)，并推出了數(shù)字式載波機(jī)。&127;在一些重大工程中還陸續(xù)引5用，將為實(shí)現(xiàn)我國(guó)的電網(wǎng)配售自動(dòng)化、建設(shè)電力信息傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行處理，單片機(jī)系統(tǒng)再將采到的數(shù)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送和存儲(chǔ)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)一個(gè)通過(guò)串口67第二章系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案?jìng)鹘y(tǒng)的低壓電力線載波通信所采用的基本調(diào)制方式有幅移鍵控（ASK（DPSK最小移頻鍵控（MSK四相移相鍵控（QPSK正交幅值調(diào)制（QAM）復(fù)雜和人們對(duì)低壓電力線載波通信質(zhì)量要求術(shù)已越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代高速率、大容量的要噪聲復(fù)雜多變的特征，因此要實(shí)現(xiàn)可靠、具字調(diào)制解調(diào)的方案應(yīng)該從多個(gè)方面考慮。首樣才能適應(yīng)電力線通信信道有效帶寬窄的特率，能把功率集中在有效的頻帶內(nèi)，降低功性和非線性特性要有較好的抵抗性，對(duì)噪聲以找到一個(gè)較為準(zhǔn)確的解析式或數(shù)學(xué)模型加載波通信存在上述所說(shuō)的這些困難，我們?nèi)缘朗强尚械?，只是需要采用一些特殊的技術(shù)移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（8頭文件引導(dǎo)。數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，以一在三相交流電上。通信兩端采用異步、半雙式中f和f代表兩個(gè)不同的載波頻率,，φ和θ分別是第n個(gè)信號(hào)b9率f和f分別代表數(shù)字信號(hào)“0”和“1”。在2FSK中，初始相位φ和n采用模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。FSK解調(diào)器將相移鍵控是用離散的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)去控制載波信號(hào)的相位變化，即數(shù)據(jù)過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)控制開(kāi)關(guān)得以選取與數(shù)據(jù)信號(hào)相對(duì)相位的數(shù)字移相信號(hào)。該方式{始信息數(shù)據(jù)。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)對(duì)擴(kuò)頻碼通常提出下列要求：易于產(chǎn)生；具長(zhǎng)的周期，使干擾者難以通過(guò)擴(kuò)頻碼的一小段去重建整個(gè)碼序列；擴(kuò)頻碼應(yīng)但在接收機(jī)中為了解擴(kuò)應(yīng)當(dāng)有一個(gè)同發(fā)送端擴(kuò)擴(kuò)頻通信要求擴(kuò)頻序列具有較好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，屬偽最大長(zhǎng)度線性反饋移位積存器序列）、Gold位寄存器序列）等。擴(kuò)頻的主要特點(diǎn)就是發(fā)序列。但是，在任何情況下，他們必須保持力線通信、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）等技術(shù)領(lǐng)域。由于OFDM技術(shù)可以IFFT/FFT方法來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)子信道的調(diào)制和解將語(yǔ)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(guò)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。由于阻波器Tl的存在，高頻信號(hào)沿電力線傳輸?shù)紹端，再出斤+(0．3—3．4)kHz的高頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、解調(diào)以后得到A端的語(yǔ)音信號(hào)傳輸?shù)紸端，這樣就可以實(shí)現(xiàn)雙向電力線載波通信離受到限制；而使用頻率太低，將受到50Hz工頻諧波的干擾，同時(shí)要求耦合在實(shí)際選擇頻帶時(shí)，必須考慮無(wú)線電廣播和的各條電力線上只能限制在共同使用的40～500kHz的頻帶。此外，在同一個(gè)40～500kHz窄圍內(nèi)傳送。②三相電力線間有很大信號(hào)損失（10dB～30dB）。通信距離很近③不同信號(hào)耦合方式對(duì)電力載波信號(hào)損失不同，耦合方式有線MAX232是一種雙組驅(qū)動(dòng)器/接收器，片內(nèi)含有一個(gè)電容性8ESD保護(hù)大于MIL-STD-883（方法3015）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）中功關(guān)閉等功能。另外微控制器通過(guò)RS232接口芯片U（MAX232）可實(shí)現(xiàn)與個(gè)人STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的7.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程無(wú)需專(zhuān)用編程器，無(wú)片機(jī)為1.32V，誤差為+/-5%,3.3V單片11MHz～15.5MHz3.3V單片機(jī)為：8MHz～12MHz精度要求16.PWM(2路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列,2路）-萬(wàn)次)P4.3)送，將所接收到得數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)FSK調(diào)制解調(diào)后發(fā)送出去，并通過(guò)外接網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)但是，正因?yàn)槿绱?，它可以在噪聲頻帶很寬的表2-1：管腳名管腳號(hào)碼1管腳名管腳號(hào)碼1234稱(chēng)邏輯復(fù)位和低功耗模式選擇端，低電平有效TEST4TEST3TEST4TEST3測(cè)試輸入端，當(dāng)TEST1為高電平時(shí)，選擇本腳為時(shí)鐘恢復(fù)電路的輸入端56756789RxDCLR/TRxDEMDGNDDVDDTEST1接收或發(fā)送時(shí)鐘解調(diào)數(shù)據(jù)輸出端數(shù)字地?cái)?shù)字正電源：5V+5%/5V-5%測(cè)試輸入選擇端，高電平時(shí)取消發(fā)送至接收模式的自動(dòng)切換功能，并使TEST3輸入有效TEST2TxDXTAL2XTAL1發(fā)送數(shù)據(jù)輸入BRS16波特率選擇輸入AFCF17可用于相連補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)頻率控制信號(hào)輸出DVSS18數(shù)字負(fù)電源：-5V+5%/-5V-5%AVSS21模擬負(fù)電源;-5V+5%/-5-5%AGND22模擬地AVDD23模擬正電源：5V+5%/5V-5%RAI24模擬信號(hào)接收輸入RxFo25接收濾波器輸出TxFI26發(fā)送濾波器輸入ATO28模擬信號(hào)發(fā)送輸出LL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。在變壓器的一在第三節(jié)中，我們主要對(duì)電力線的原理進(jìn)行第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)CLRCLR/TPC機(jī)SRxDP0.5ST7536單片機(jī)P0.4P1.3Rx/TxSTxDTxDRxD該模塊電路主要功能是接收PC機(jī)通過(guò)串口電路發(fā)送的信息發(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(kāi)啟及關(guān)閉、接收來(lái)自ST7536解調(diào)后的電力線數(shù)據(jù)并通提供高低電平來(lái)控制芯片ST7536的發(fā)送和接收模式的選擇，單片機(jī)的表3-1：SW2-1SW2-2波特率發(fā)送頻率（KHZ）OFFOFF60081.75-82.35ONOFF60067.2-67.8ONON120085.95-87.15此時(shí)通過(guò)CLR/T端設(shè)置單片機(jī)的中斷口INT0在下降沿觸發(fā)，在下降沿開(kāi)始往寄存器中寫(xiě)數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）在決定波特率的時(shí)鐘信號(hào)CLR/T的上升沿對(duì)大信號(hào)提供限幅作用。經(jīng)放大限幅后的信XTAL1上。圖3-9FSK調(diào)制解調(diào)模塊原理圖頻率比較高（100～400kHz遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電網(wǎng)的頻率，這樣就使載波信號(hào)暢通大值，而此時(shí)電容上的電壓為0，會(huì)有300V（220V有效值，最大值311V）的現(xiàn)的功能分別設(shè)計(jì)各個(gè)模塊的程序。模塊程序主要包括：主程序，ST7536的開(kāi)始開(kāi)始串口初始化串口中斷允許中斷1初始化Y發(fā)送PCRBUF中數(shù)到STRBUFYSTRBUF到PC返回PCFLAG==0STFLAG==0NN開(kāi)始開(kāi)始ST7536發(fā)送中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)NTD&0x1=1YP0.5=1P0.5=0TD++TC--NTC=0YTD指向指針*P*P++TBC--TBC=0NY關(guān)中斷P++TC=8P0.4=0開(kāi)始開(kāi)始ST7536接收中斷讀P1.3口數(shù)據(jù)NP1.2=1YRD>>1,RD!0x80RD>>1,RD&0x7FSTATEYYRD==0x55NYRD==0xAANSTATE=2RC=8N中斷返回Y0RD==0x55RC=0RBUF[i]=RPRD==0xAASTATE=1RC++RC++NNYYN開(kāi)始N開(kāi)始SBUF指向PCRBUF[PCRI]PCRI++RI=0NPCRI==LENTYFLAG=1中斷返回N開(kāi)始N開(kāi)始TI=0PCTBUF[PCTI]指向SBUFTI=1YPCTI++TI=0PCLENT--PCLENT==0Y結(jié)束第五章程序調(diào)試與結(jié)果分析一個(gè)工程就這樣建立完畢了。如果在已經(jīng)有源文件的情況下，也可以建了一送模塊、電力線數(shù)據(jù)接收和發(fā)送模塊、ST7輸數(shù)據(jù)的正確性以及損耗。在調(diào)試過(guò)程中我本次設(shè)計(jì)的題目是“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)”發(fā)，增強(qiáng)了運(yùn)用單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的能力,同時(shí)熟悉ST7536的工作原理軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)（IAR）上，學(xué)會(huì)了一些軟件開(kāi)發(fā)，提高了自己分析問(wèn)題和解在電路圖的繪制和硬件的調(diào)試過(guò)程中也出現(xiàn)到具體功能實(shí)現(xiàn)，寧老師都給與我們?cè)S多幫潛移默化的培養(yǎng)我們的科研素質(zhì)，并用自己在此向他們表示感謝。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中，電“l(fā)ow-voltagepowerlinecommunicationsyst2POWERLINECHANNELMODELINGFig.1Equivalentmodelfortransmissionline3IMPLEMENTATIONhfchfRhf1Z(f)=R+j2πfL+1M,1hf,1hf,1j2πfC=α(f)+jβ=α(f)+j2πflcL0,2IV.SIMULATION–4.CHANNELCAPACITYANALYSISANDBITERRORPOSSIBILITYtheinputofthereceiver.Shannon’stheoremisnotdirectlyapplicableforthecapacityofPU(f)canbe(f):rx1n-tdt.x數(shù)據(jù)通信信道的低壓電力線模型它不要求安裝新的電纜。工業(yè)低壓配電網(wǎng)絡(luò)，可用于數(shù)據(jù)（>2Mbps）的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中扮演重要的角色。所謂礎(chǔ)測(cè)量和優(yōu)化算法。第二種方法適用于用來(lái)圖2作為數(shù)據(jù)通道的2端口模擬電源線一個(gè)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)被開(kāi)發(fā)用來(lái)分析一個(gè)完整的分布網(wǎng)絡(luò)和在圖M,1ZM,1(f)=Rhf,11+j2πfL+hf,1j2πfC=α(f)+jβ=α(f)+j2πflc包含兩個(gè)并聯(lián)的負(fù)載阻抗Zl測(cè)量得來(lái)。第一個(gè)是電機(jī)的串行連接電纜0,2EQ\*jc3\*hps53\o\al(\s\up16(l),c)EQ\*jc3\*hps22\o\al(\s\up1(2),2)