基于低壓輸電線上的信息傳輸系統(tǒng)研究

摘 要：在這個(gè)科技日新月異的進(jìn)步的時(shí)代，信息技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)不能不提的話題了。文章基于這個(gè)熱門(mén)話題，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于電力線上的信息傳輸系統(tǒng)，重點(diǎn)更放在了信息收集的集中器部分。文章介紹了如何設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用、節(jié)約成本的信息傳輸系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：低壓輸電線；信息集中器；BPSK

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）12-0097-02

信息傳輸是從一端將命令或狀態(tài)信息經(jīng)信道傳送到另一端，并被對(duì)方所接收。包括傳送和接收。傳輸介質(zhì)分有線和無(wú)線兩種，有線為電話線或?qū)Ｓ秒娎|；無(wú)線是利用電臺(tái)、微波及衛(wèi)星技術(shù)等。信息傳輸過(guò)程中信息本身不能改變，并且傳送方面和接收方面對(duì)信息有共同的解釋。我們這里主要分析的是電力系統(tǒng)通信，電力線通信（PLC）技術(shù)是采用電力線傳送數(shù)據(jù)和話音信號(hào)的一種通信方式。該技術(shù)是將載有信息的高頻信號(hào)加載到電力線上，利用電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)專用的電力線調(diào)制、解調(diào)器將高頻信號(hào)從電力線上分離出來(lái)，傳送到終端設(shè)備。

電力系統(tǒng)通信的特點(diǎn)：

①實(shí)現(xiàn)成本低；②數(shù)據(jù)傳輸速率高；③永遠(yuǎn)在線。

1 功能設(shè)備簡(jiǎn)介

1.1 PL2101芯片

PL2101是專為電力線通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的半雙工異步調(diào)制解調(diào)器。他僅由單一的+5 V電源供電，以及一個(gè)外部的接口電路與電力線耦合。

PL2101除具備基本的通訊控制功能外，還內(nèi)置了5種常用的功能電路：實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，32 BSRAM，電壓監(jiān)測(cè)，看門(mén)狗定時(shí)器及復(fù)位電路，他們通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的I2C接口與外部的微處理器相聯(lián)，其中實(shí)時(shí)時(shí)鐘與32 BSRAM在主電源掉電的情況下可由3 V備用電池供電繼續(xù)保持工作。PL2101無(wú)需外部模擬混頻器（MC3361）。

1.2 AT98C52芯片

AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

數(shù)據(jù)終端機(jī)部分和集中器部分有一定的類似，所以我們主要介紹數(shù)據(jù)集中器的這一部分：

系統(tǒng)的集中器部分系統(tǒng)框圖如圖2所示。

集中器各個(gè)模塊的簡(jiǎn)介如下：

①數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)控制器模塊：數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理是指對(duì)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、檢索、加工、變換和傳輸。數(shù)據(jù)是對(duì)事實(shí)、概念或指令的一種表達(dá)形式，可由人工或自動(dòng)化裝置進(jìn)行處理。

②BPSK調(diào)制/解調(diào)模塊：BPSK全稱Binary Phase Shift Keying。是用二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制模擬載波的方式之一。經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)（已調(diào)信號(hào)）更適合在電力線信道中傳輸。

③功率放大器模塊概述：由于BPSK已調(diào)信號(hào)的帶載能力通常較弱，因此BPSK信號(hào)在輸往電力線前應(yīng)加功放（小功率）以增強(qiáng)BPSK帶載能力。

④耦合電路模塊的功能：經(jīng)過(guò)功放以后BPSK信號(hào)是低壓、高頻信號(hào)，而電力網(wǎng)是一個(gè)低頻、高壓的網(wǎng)，因此經(jīng)過(guò)功放以后的BPSK的信號(hào)不能直接與電力線網(wǎng)直接相連，而須增加耦合電路解決上述問(wèn)題。

⑤從輸電線上接收到的信號(hào)具有多種信號(hào)成分，對(duì)數(shù)據(jù)通信而言，可謂“噪聲”調(diào)諧放大器就是能從這種“噪聲”中擇出我們所需的BPSK信號(hào)并加以放大的功能部件。

⑥本振/變頻/濾波模塊的功能：從輸電線上擇選出來(lái)的BPSK信號(hào)，其載波頻率為120 kHz，不易直接進(jìn)行處理。因此增加了變頻/濾波模塊，使載波頻率變換到了較低的30 kHz，這樣以利于后續(xù)的信號(hào)處理。

⑦擴(kuò)頻及解擴(kuò)頻模塊的功能：所謂擴(kuò)頻通信，是擴(kuò)展頻譜通信的簡(jiǎn)稱。

⑧串行接口：串行接口簡(jiǎn)稱串口，也稱串行通信接口（通常指COM接口），是本機(jī)與其他帶有串口設(shè)備的通信接口。

3 軟件調(diào)試

本次設(shè)計(jì)中選用的軟件是Icexplorer集成3調(diào)試軟件。連接的仿真器是WAVE6000仿真器，在PC機(jī)上的Icexplorer軟件的環(huán)境下編寫(xiě)程序。程序經(jīng)匯編后，產(chǎn)生可執(zhí)行代碼，并通過(guò)仿真器調(diào)試目標(biāo)系統(tǒng)，如圖3所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

本系統(tǒng)以51系列單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)低壓輸電線上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。其有制作成本比較實(shí)惠、穩(wěn)定性較好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件體積不大等特點(diǎn)，更可以設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)來(lái)控制和模擬有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

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