低压电力线载波通信的接口电路设计
一、前言
电力线通信，简称PLC（Power Line CommunicatiON），是以电力网作为信道进行载波通信的一种有线通信方式。电力线载波通信与其他通信方式相比，能充分利用现有的电力线资源，即利用电力线进行通信，实现信息的传输。因而，电力线通信具有很好的开发前景和应用价值。
最近,英国在电力线媒介开发方面取得了突破性进展,用户可通过电力线
进入Internet 网,它从简单的数据传输提高到了网络联接。法国已推出了电力线
调制解调器集成电路,使住宅智能化产品向市场化方向进一步推进。电力线通信
目前在欧洲（德国、英国、瑞典等）发展得较快。德国与英国是目前世界上唯
一制定电力线通信规则的国家［２］。中国电力系统已组建国电通信中心，并
向信息产业部正式申请了牌照。国家电力公司计划在2015 年建成全国统一的
联合电力网通信系统，其前景极其可观。
但是，低压电力线是一种通信环境非常恶劣的信道，有许多问题有待进
一步研究［３］。低压电力线传送着220V/50Hz 的电能，在低压电力线上
并接了许多不同阻抗的用电器。低压电力线的这一固有特点，给低压电力线通
信带来了很大的困难［４］。因此，低压电力线通信必须首先解决以下两个难题：
（1）电力网50Hz 的工频信号不能给载波通信系统带来太大的干扰；同时，考虑到整个通信系统的安全，必须进行强电隔离；（2）低压电力
线上并接的所有用电器的“统计载波阻抗”要高，以确保较高的载波信号加载效率。
上述问题，正是低压电力线通信的接口技术问题，下面从这两方面介绍
国内外低压电力线载波通信应用现状分析1.概述 电力线载波通信（PLC）是电力系统特有的、基本的通信方式。早在20世纪20年代，电力载波通信就开始应用到10KV配电网络线路通信中，并形成了相关的国际标准和国家标准。对于低压配电网来说，许多新兴的数字技术，例如扩频通信技术，数字信号处理技术和计算机控制技术等，大大提高和改善了低压配电网电力载波通信的可用性和可靠性，使得电力载波通信技术具有更加诱人的应用前景。为此，美国联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100~450kHZ；欧洲电气标准委员会的EN50065-1规定电力载波频带为3~148.5kHZ。这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显著的贡献。利用低压电力线来传输用户用电数据，实现及时有效收集和统计，是目前国内外公认的一个最佳方案。低压电力线是最为广泛的一种通讯媒介网络，采用合适的技术充分用好这一现成的媒介，所产生的经济效益和生产效率是显而易见的。 在20世纪90年代，一些欧洲公司进行涉及电力线数据传输的试验，虽然最初实验效果好坏参半，通信技术的不断进步与互联网业务的蓬勃发展带动了电力线通信的显著增长。在美国，弗吉尼亚州马纳萨斯市首次开始大范围部署PLC的服务，提供抄表、上网等业务，速率达到了10Mbps，费用为30美元/每月，在该地区已覆盖3.5万城市居民用户。目前，摩托罗拉公司正在进行Powerline MU计划，该技术提高到一个新系统，摩托罗拉的系统只使用居民住宅方面的低压电力线传输，以减少天线效应。摩托罗拉公司邀请美国无线电中继联盟参加与这些测试，甚至摩托罗拉在其总部安装了系统，初步结果非常乐观的展示了抗干扰特性。该PLC技术仅用于最后电网分支向室内的一段进行数据传输，而信号通过无线电获取传到配电网节点，这就限制了从最后这一段到室内的信号对周围地区的干扰，实现了居民用户的电能数据采集。在埃及，综合项目工程办公室（EOIP）部署了广泛的PLC技术应用在亚历山德里亚、法耶德和坦塔。立足于本土开发的系统，该公司提供了为
常见串口接口电路设计集锦 六种常用串口接口电路1、并口接口(分立元件) 适用于Windows 95/98/Me 操作系统。这个电路与FMS 随软件提供的电路比多了一个200K 的电阻，这个主要是为了与JR 的摇控器连接，因为JR 的摇控器教练口好象是集电极开路设计的，需要加一只上拉电阻才能正常工作。 不过电路还是满简单的，用的元件也很少，很适合无线电水平不太高的朋友们 制作，只是不能用于Win2000/XP 上有点让人遗憾。 2、串口接口(分立元件)字串5 适用于Windows 95/98/Me 操作系统，电路也不是很复杂，当然元件比并口电路多了一些，而且串口的外壳比并口小很多，如何把这些元件都放到小 小的外壳里免不了要大家好好考虑一下了。当做体积小也是它的最大的优点， 而且不用占用电脑并口，因为现在还有一些打印机还是要用并口的。缺点同样 是不支持Win2000/XP。 3、串行PIC 接口(使用PIC12C508 单片机)字串9 适用于Windows 95/98/Me/2000/XP 操作系统。电路简单，只是用到MicroChip 公司的PIC12C508 型单片机，免不了要用到编程器向芯片里写程序了，这个东西一般朋友可能没有，不过大多卖单片机的地方都有编程器，你只 要拿张软盘把需要用的HEX 文件拷去让老板帮你写就可以了。这个接口最大 的优点就是支Win2000/XP 操作系统，还可以用PPJOY 这个软件来用摇控器虚拟游戏控制器玩电脑游戏。 4、25 针串行PIC 接口(使用PIC12C508 单片机) 适用于Windows 95/98/Me/2000/XP 操作系统。电路同9 针的接口基本一样，只不过是接25 针串口的，现在用的不是很多了。
摘要 电力线载波通信是以输电线路为载波信号的传输媒介的电力系统通信。由于输电线路具备十分牢固的支撑结构，并架设3条以上的导体(一般有三相良导体及一或两根架空地线)，所以输电线输送工频电流的同时，用之传送载波信号，既经济又十分可靠。这种综合利用早已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段。这次的课程设计通过电力线在波芯片设计一个电力线载波通信系统。 电力线载波通信具有广阔的应用前景但由于电力线的噪声和干扰对信道的污染很大，严重影响了低压电线载波通信的质量。本文就电力线载波通信的优点缺点及发展现状进行了讨论，并分析了电力信道的噪声分类，特性及对我们信号的影响。以及我们对噪声的滤波耦合等。并且详细的介绍了电力线载波通信的具体实现形式方法和步骤最终形成一个系统达到我们的要求。 课程设计选用青岛东软的SSC1641的电力线载波芯片该芯片具有调制解条，a/d，d/a通信的功能，该芯片直接对信号数字信号处理，极大地提高了通信的可靠性。文中包括了他的外围电路，信号放大，耦合，滤波等最终实现功能。 实现了接收电力线的含有噪声的信号，然后对这个信号滤波模数转换等处理后通过串行通信的方式发送到过单片机，单片机经过数据处理后通过LCD1602显示出来，并且也通过串行通信发送到PC机显示出来。PC机或开关电路输入信号经过SSC1641处理后通过电力线发送。这样一个系统阶完成了接收与发送信号，形成了一个通信系统。 关键字：电力线载波通信系统SSC1641 调制解调 1、绪论 1.1设计任务及要求 电力线载波通信系统设计基本要求：下图一个电力线载波通信模块的结构组成，请看懂，并查阅资料了解电力线载波通信的原理和电力线载波芯片的技术资料。根据系统结构，完成载波芯片外的其他器件选型、配套硬件电路设计（包括原理图、PCB图）、软件设计和仿真调试。系统至少具备以下特性： 1）开关量输入和输出各5路； 2）系统24V供电； 3）具有通信状态指示功能； 4）有232、485或USB有线通信接口； 5）断电继续工作能力； 6）其他自己发挥的功能。
揭秘DSP电机控制串行通信系统电路设计 在电机控制系统中，客户端要通过上位机来设置电机的运行参数，而 被控电机也要将各种运行状态信息实时地传给远程控制端客户，串行通信由于 连线少，成本低，简单可靠，被广泛应用。本文利用SCI 串行通讯接口实现DSP 控制器与PC 机的通信连接；电机控制系统中还必须有数码显示驱动电路，以便于现场控制人员及时了解电机当前的转速等信息，因此利用SPI 同步串行口来实现DSP 与外围设备之间的通信就很有必要。分析了数字信号处理芯片TMS320LF2407ADSP 的串行外设接口SPI，及串行通信接口SCI 模块。在电机控制实验系统中，给出了由这2 个模块构成的串行通信应用实例。重点讲述了 相关的串行通信接口电路硬件设计高。 串行通信接口模块的硬件电路设计 电机的运行参数，如转向、转速及位置信号等由主机制定，通过RS232 串行通信传输到DSP，DSP 再将运行结果返回给主机的电机控制系统中，以实现远程客户端和被控电机之间的通讯。由于上位机（PC）一般都带有RS232 接口，所以我们利用上位机的串行口与下位机DSP 的异步串行口SCI 来进行RS232C 通信和数据交换，实现计算机对工业现场被控对象的检测和控制。TMS32OLF24O7A 的串行通信接口电路如该实验系统利用DSP 的SCI 串行通信接口电路实现了DSP 控制器与上位机的通讯连接，整个接口电路简单，可靠性高。DSP 控制器通过SCI 串行通信接口电路，将控制系统的实时运行状态上传给上位机供存储和分析，而上位机则通过SCI 串行通信接口电路将控制指令（例如起、停、正转、反转、运行速度等）发送给DSP 控制器，以实现对电机控制系统的实时控制。本试验系统的串行通信速率可变，波特率默认值为l 9200，从l200，2400，4800，9 600，到l9 200 可调。
通信领域中电力线载波通信的应用及其原理 Power Line Carrier 电力线载波Power Line Carrier - PLC通信是利用高压电力线在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级中压电力线指10kV电压等级或低压配电线380/220V用户线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。 近年来高压电力线载波技术突破了仅限于单片机应用的限制，已经进入了数字化时代，并且随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面。电力线载波通信这座被国外传媒喻为未被挖掘的金山正逐渐成为一门电力通信领域乃至关系到千家万户的热门专业。在这种形势下，本文旨在通过对电力线载波通信技术的发展及所涉及的一些技术问题的讨论，阐明电力线载波通信的发展历程特点及技术关键。 电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的，它同电力系统的安全稳定控制系统，调度自动化系统，被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前，它更是电网调度自动化网络运营市场化和管理现代化的基础，是确保电网安全稳定经济运行的重要手段，是电力系统的重要基础设施。由于电力通信网对通信的可靠性保护控制信息传送的快速性和准确性具有及严格的要求，并且电力部门拥有发展通信的特殊资源优势，因此世界上大多数国家的电力公司都以自建为主的方式建立了电力系统专用通信网[1]。长期以来，电力线载波通信网一直是电力通信网的基础网络。目前，在长达670000km的35kV以上电压等级的输电线路上，多数已开通电力线载波通道[1]。形成了庞大的电力线载波通信网，该网络主要用于地市级或以下供电部门构成面向终端变电站及大用户的调度通信远动及综合自动化通道使用。 近年来，随着光纤通信的发展，电力线载波通信已从主导的电力通信方式改变为辅助通信方式，但是由于我国电力通信发展水平的不平衡，由于电力通信规程要求主要变电站必须具有两条
基于射频的无线通信技术方案 在很多场合有线通信技术并不能满足实际需要，比如在野外恶劣环境中作业。使用无线射频通信芯片构建的通信模块，用单片机作为控制部件，配合一定的外围电路就能很好地进行两地空间区域信号对接，实现自由数据通信，解决了无线通信的技术难题。并且其具有硬件构造简单、维护方便、通信速率高、性能稳定等优点，能在电子通信业得到广泛应用。 本文的控制部件选用AT89C51型单片机。由于这种芯片只有SPI 通信接口，而目前常用的单片机都没有这种接口，因此需要对该芯片的通信时序进行模拟，所以在控制器里编程时要严格按照芯片工作时序进行。 电路原理 NRF24L01芯片构成的通信模块电路设计 NRF24L01芯片通信模块电路核心器件NRF24L01 配合网络晶振、解耦电容、偏极电阻一起工作构造稳定射频通信模块。该芯片是贴片结构，模块占用空间少，如图1所示。
图1 由NRF24L01 芯片构成的通信模块电路图。 电源电路设计 电源电路如图2所示，B1 是9 V 蓄电池或者锂电池，能够反复充电。C1， C2 ， C3 ， C4 都是滤波电容，起到一次与二次滤波作用。D1，D2 是稳压二极管，使输出端的电压稳定在理想的水平电压。芯片7805 是三端稳压集成电路芯片，具有正电压输出。其电路内部还有过流、过热及调整管等保护电路，最终目的把9 V 电源转变成稳定5 V 输出，为后续设备供电。
图2电源电路图 系统通信电路设计 系统通信电路如图3所示。本电路中应用单片机AT89C51作为控制芯片，对NRF24L01 主通信模块的接口时序模拟和对数据的发送与接收进行处理。
低压电力线载波通信技术及应用 摘要：低压电力线在实际应用的过程中有很多优良的特性，并且在多个领域中 都有着广泛的应用。低压电力线载波通信技术经历了很长时间的发展过程，在技 术的应用上已经趋于成熟。本文先对低压电力线载波通信技术的系统设计进行了 分析，并介绍了它的工作原理和具体的应用，希望可以为相关领域提供一些参考 意见。 关键词：低压电力线；载波通信技术；应用 低压电力线载波通信技术可以应用于很多不同的领域，并且具有覆盖规模广、操作简单等优势。基于此，该技术逐渐发展成为我国现阶段完成高速数据传播的 主重要技术之一。但是由于受到各种因素的限制，该技术存在的潜能难以进行有 效的挖掘，所以该技术还有丰富的可开发利用空间。在此情况下，我国有关部门 不断提高了对该技术的重视程度并且对其加以改进和完善，从而保障我国的通信 技术向着更加优化的方向发展。 1.低压电力线载波通信系统设计概述 该技术发展的关键性因素在于其进行信号传输时的质量，而信号传输有着抗 阻和不断衰减的特点，并且会对信号的质量产生直接的影响。另外，利用低压电 力线载波通信技术进行传输时，信号的质量还会受到不同噪音的干扰，使得信号 质量被消弱，最终对通信效果产生不良影响。而且信号传输时的抗阻和不断衰减 这两种特性对信号传输的实际距离起着决定性的影响，对噪音的抗干扰能力在很 大程度上影响着信号在传输过程中的质量。因此，在应用该技术时必须要对多方 面的因素进行综合考虑，从而有效的促进信号传输距离不断扩大，信号质量得以 提高，最终实现良好的传输效果。 在对电力线进行设计时，必须要将其抗阻能力考虑在内。正常情况下，电力 线都具备良好的抗阻性，所以在对通信系统进行设计时一般只需要保证信号输出 和接收两端具有良好的的抗阻性即可，尽可能的对信号接收和传输时的能量消耗 进行有效的控制。在电力线上进行信号传输的过程中，高频传输信号会出现大幅 度的衰减，并且无法避免噪音干扰。为了确保信号在传输过程中的强度，电力线 需要具备良好的抗干扰能力。在此通信技术中，为了实现信号强化一般可以应用 扩频以及正交频复用这两种技术手段。应用扩频技术一般多应用于信噪微弱的环 境下，用于接收信噪比较为强烈的信号。此外，在选取宽带和载波频率的时候应 该注意以下内容：尽量按照噪音干扰程度最小和信号衰减速度最低的要求进行选取。在不同频域中，结合信号的实际衰减情况和噪音出现的密度来确定最适宜的 载波频率。按照信号干扰强度的实际情况，在频谱中如果信号衰减会比噪音干扰 对信号产生更大的影响，首先需要对不同频谱中出现的信号衰减情况进行考虑， 然后再结合噪音频谱的实际密度进行分析，一般会选取处于低频段的载波频谱。 反之如果噪音干扰所带来的影响更大，则应该先对噪音频谱的实际密度进行分， 这种情况下一般回选取高频率频段。 2.低压电力线载波通信技术原理分析 该技术一般包括三个部分，分别为低压电力线、终端设备以及系统管理中心。在通信系统中，低压电力线担任信号传输过程中的媒介。因为信号在进行传输期 间会受到很大程度的衰减，所以该技术进行信号传输的距离会被限制。为了处理 这个问题，系统管理中心有负责进行信号接收的设备，接收完成后再对信号进行 解调，然后再经过其他一系列的处理之后，应用串口的方法或GPRS技术将经过
PL2102--功能特征 PL2000A/B 是专为电力线通讯网络设计的半双工异步调制解调器，是PL2000 的升级产品。它仅由单一的 +5V 电源供电，以及一个外部的接口电路与电力线耦合。PL2000A/B 除具备原有系统基本的通讯控制功能外，还内置了四种常用的功能电路：32 Bytes SRAM，电压监测，看门狗定时器及复位电路，它们通过标准的 I2C接口与外部的微处理器相联。PL2000B内建高灵敏度放大器及四象限模拟乘法器，进一步提高了集成度（无需外部模拟混频器）。 PL2000A/B 是特别针对中国电力网恶劣的信道环境所研制开发的低压电力线载波通信芯片，低信噪比数据传输性能比 PL2000 有了大幅度的提高，同时将数据传输速率提升一倍。由于采用了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，以及大规模数字 /模拟混合 0.5um CMOS 工艺制作，所以在抗干扰、抗衰落性能以及国内外同类产品性能价格比等方面有着更加出众的表现。
■0.35um CMOS 数摸混合集成电路 ■直序扩频半双工异步调制解调器 ■二相相移键控，120KHz载频，带宽15KHz，传输速率500 bps ■接收灵敏度：100μVRMS ■15位伪码长度,可编程同步捕获门限 ■I2C串行通信接口 ■32Bytes SRAM (电池维护) ■可编程实时钟(秒/分/时/日/月/星期/年) (电池维护),支持数字频率校正 ■上电复位/电压监测电路及看门狗定时器 ■单+5V供电，I/O 口带 2500V ESD 保护 ■工业级温度标准: -40oC ~ +85oC ■SOP20 / SOP24 / SOP28 封装 典型应用图： 基于PL2101的单片机低压电力线载波通信接口扩展 发布:2011-09-05 | 作者: | 来源: menglongfei | 查看:328次 | 用户关注： 本文介绍了低压电力线通信接口芯片PL2101与MSP430F149的接口。早期的低压电力线载波通信芯片的接口电路相对复杂、抗干扰能力差，且多为国外产品，性价比低，因此，单片机系统较少采用低压电力线载波通信。随着通信技术的发展，新型低压电力线载波通信接口芯片解决了以上缺点，使得单片机系统采用低压电
专科毕业设计/论文 开题报告课题名称基于单片机的串行通信接口的设计 系别机电与自动化学院 专业班机电一体化技术1002班 姓名柯辉 评分 导师（签名） 华中科技大学武昌分校 20年月日
毕业设计（论文）开题报告撰写要求： 1．开题报告的主要内容 1）所选课题国内、外研究及发展状况 2）课题研究的目的和意义； 3）课题研究的主要内容、难点及关键技术； 4）研究方法及技术途径； 5）实施计划。 2．主要参考文献：不少于3篇。 3．开题报告的字数不少于1500字，格式按《华中科技大学武昌分校专科毕业设计（论文）撰写规范》的要求撰写。 4．开题报告单独装订，本附件为封
华中科技大学武昌分校专科学生毕业设计开题报告学生姓名柯辉学号20102821076专业班级机电一体化1002系别机电与自动化指导教师吴蕾职称工程师课题名称基于单片机的串行通信接口的设计 1课题国内、外研究及发展状况 1.1课题在国内研究发展状况 随着城市的不段发展和工业科技的不断进步，电子工业产品也越来越自动化和小型化，人们对信息流量的需求也在不断增长，传统并行通信接口技术成为进一步提高数据传输速率的瓶颈。过去主要用于光纤通信的串行通信接口技术与并行接口技术相比其设计简单、控制方便不仅简化了系统的连线，缩小了电路板的面积，节省了系统资源而且还具有扩展性好、编程方便，易于实现用户系统软硬件的模块化以及标准化，串行接口少，便于远距离传输等优点所以串行通信接口技术正在取代传统并行通信接口技术而成为高速接口技术的主流。而在串行通信接口技术中又以RS232和RS485两种串口应用的最为广泛。在国内一些高端知名的电子产品公司如联想、华为、海信等连年不断的对电脑、手机进行升级处理这些都离不开接口技术的快速发展，而人们对这类高端产品的依赖也促进了电子科技的进一步发展而串行通信接口技术正是电子科技的重中之重。有需求就有市场科技永远是人们生活中的一大主流，这就为串行通信接口的发展铺上了一条光明大道。 1.2课题在国外的研究发展状况 串行通信接口技术的发展越来越迅速蓬勃不仅仅表现在国内在国外发展同样迅猛由于国外政府对于IT行业的重视和照顾纷纷采取了一系列相关政策来促进串行通信技术发展使的串口技术成为了进入宽带化、网格化而且还具有了移动性、泛在性的可信网。例如美国的EIA、微软等协会、公司对串口技术的重视不断对串口技术进行升级改良。iphone、三星等国外智能手机的不断升级改良也离不开串行通信接口技术的进一步发展，所以人们想要生活的更好电子技术的研究是必不可少的而其中的串行通信技术也是重中之重。
3.1无线通信模块工作原理及硬件设计（此工作方式正测试没有完成） 无线通信模块的发射与接收主要采用nRF401作为主工作核心， nRF401是工作在433MHz ISM频段的单片无线收发芯片。nRF401最大传输速率为20kbps，可以和各种单片机和微控制器连接，控制简单方便。配合简单的通信协议，就可以使用nRF401实现无线数据传输。采用点对多点半双工通信机制，设计一个简单有效的通信协议，实现对所采集到的数据进行有效传送。最简单的多机通信方式就是使用串行通信，所以使用单片机串行口配合nRF401芯片，就可以实现简单有效的点对多点通信。其工作原理图如图3-3-1所示 图3-3-1 无线通信原理图 常用的点对多点通信方式有星状和链状两种。 如图.3-3-2系统由一台中央监控设备CMS (Central Monitoring System)和多台远程终端设备MRTU(Multiple Remote Termial Unit)构成点对多点多任务无线通信系统。在中央监控设备CMS 与远程终端RTU(Remote Termial Unit)之间用多台中转设备Tran作为中转站，以便起到暂存数据和延伸距离的作用。中转站之间，以单向通信方式进行传递数据。 如图 3-3--3系统由一台中央监控设备CMS和多台远程终端设备MRTU构成点对多点多任务无线通信系统。在中央监控设备CMS 与每一台远程终端RTU(Remote Termial Unit)都以双向通信方式进行传递数据。特别适用于数据量大，对时间要求较高的场合。 所以采用星状点对多点通信方式，以一台主机为中心，多台分机各自独立的方法，即使其中一台分机不能正常工作，也不会影响其它分机，不像链状点对多
ＳＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｆｏｒｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ＷＡＮＧＲｕｔｉａｎ，ＷＡＮＧＪｉａｎｚｅ，ＪＩＹａｎｃｈａｏ，ＺＥＮＧＦａｎｐｅｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｏｎ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＳＰＷＭ（ＳｉｎｅＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）ａｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｒｅｃｔｉｆｉｅｒａｎｄｖｉｒｔｕａｌｉｎｖｅｒｔｅｒｏｆｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒｅｑｕｉｖａｌｅｎｔＡＣ／ＤＣ／ＡＣｍｏｄｅｌｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＶｉｒｔｕａｌｒｅｃｔｉｆｉｅｒｇｅｎｅｒａｔｅｓｆｌｕｃｔｕａｎｔＤＣｖｏｌｔａｇｅｗｈｅｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃｏｒｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｓａｒｅｓｕｐｐｌｉｅｄ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｎｔＤＣｖｏｌｔａｇｅｏｎｔｈｅＳＰＷＭｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｏｆｖｉｒｔｕａｌｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｄｅｄｕｃｅｄｆｏｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｗａｖｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｓｗｉｔｃｈｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｓｔｈａｔ，ａｓｉｎｅｗａｖｅ，ｗｈｉｃｈｆｏｌｌｏｗｓｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｎｔＤＣｖｏｌｔａｇｅｗｉｔｈｒｅｖｅｒｓｅｄｐｏｌａｒｉｔｙ，ｉｓｉｎｊｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｗａｖｅｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｌｏｗｈａｒｍｏｎｉｃｓｏｆｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓａｌｓｏａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃｉｎｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｉｓｖｅｒｙｓｉｍｐｌｅ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｗｉｔｈＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｓｈｏｗｔｈａｔ，ｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｕｎｄｅｒｂｏｔｈｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｎｄｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｉｎｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｉｎｄｉｒｅｃｔｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ ０引言 低压配电网电力线通信是一个日益看好的数字 通信网络，逐步在工业和民用系统中得到应用。但是，低压配电网电力线通信稳定性有待于进一步提高。电力线信道特性的分析是当前电力线载波通信研究的一个重要内容，也是作为提高稳定性研究的非常重要的组成部分。国内外一些专家学者在信道估计与选择、信道编码、滤波设计、功率分配等方面作了 较为深入的研究［１－１２］。在进行信道估算时的一个主要问题在于低压配电网负载复杂，存在输入阻抗不匹配问题，信号衰减严重。所以，有必要对电力线通信传输线的阻抗特性参数进行理论分析、总结和实际测试。在文献［２］中对在４０ｋＨｚ￣１．５ＭＨｚ频率范围内的１０ｋＶ中压电力线信道传输特性进行了测试，并根据测量结果，结合传输线的基本模型，对信道的传输特性作了深入分析。该文对于中压电力线通信的传输特性研究具有研究方法上的指导意义，同样，对于研究低压电力线的传输特性也有参考意义。现从传输线阻抗特性出发，分别对基于理想均匀传输线理论、集肤效应传输线理论条件下的电力线传输特 低压电力线载波通信传输线 参数测试与分析 黄文焕１，戚佳金２，黄南天３，李 琰２ （１．吉林化工学院化工与材料工程学院，吉林吉林１３２０２２； ２．哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨１５０００１； ３．吉林化工学院信息与控制工程学院，吉林吉林１３２０２２） 摘要：为给低压配电网电力线载波通信信道估算提供参考依据，有必要对电力线通信传输线的阻抗特性参数进行理论分析和实际测试研究。在简述配电网电力线载波通信传输线理论和传输线方程的基础上，总结了理想均匀传输线理论下和考虑集肤效应的电力线参数模型。使用ＨＰ４１９４阻抗相位增益分析仪对３＋１芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套钢带铠装电力电缆线进行实际测试，并根据测试结果使用Ｍａｔｌａｂ计算出单位长度导线的电阻、电感以及两导线间的电容和电导，验证了电力线物理参数模型公式的准确性和其实际可使用性。同时，这些实测参数也为电力线通信信道特性分析和估算提供了一定的参考依据。 关键词：电力线通信；传输线方程；阻抗特性中图分类号：ＴＮ９１３．６；ＴＭ９３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－６０４７（２００８）０４－００４１－０４收稿日期：２００７－０７－１６；修回日期：２００７－０９－１３基金项目：黑龙江省自然科学基金资助（Ｆ２００５０８） 电力自动化设备 ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．４Ａｐｒ．２００８ 第２８卷第４期２００８年４月 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４１
基于AT89C51单片机的双机串行通信设计 姓名：杨应伟 学号：100110061 专业：机械设计制造及其制动化 班级：机电二班
前言 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域随着计算机技术的发展及工业自动化水平的提高, 在许多场合采用单机控制已不能满足现场要求,因而必须采用多机控制的形式,而多机控制主要通过多个单片机之间的串行通信实现。串行通信作为单片机之间常用的通信方法之一, 由于其通信编程灵活、硬件简洁并遵循统一的标准, 因此其在工业控制领域得到了广泛的应用。 在测控系统和工程应用中，常遇到多项任务需同时执行的情况，因而主从式多机分布式系统成为现代工业广泛应用的模式。单片机功能强、体积小、价格低廉、开发应用方便，尤其具有全双工串行通讯的特点，在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、家用电器方面都有广泛的应用。同时，IBM－PC机正好补充单片机人机对话和外围设备薄弱的缺陷。各单片机独立完成数据采集处理和控制任务，同时通过通信接口将数据传给PC机，PC机将这些数据进行处理、显示或打印，把各种控制命令传给单片机，以实现集中管理和最优控制。串行通信是单片机的一个重要应用，本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现爽片单片机床航通信，通信的结果使用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示，两个单片机之间采用RS-232进行双击通信。 在通信过程中，使用通信协议进行通信。在测控系统和工程应用中，常遇到多项任务需同时执行的情况，因而主从式多机分布式系统成为现代工业广泛应用的模式。单片机功能强、体积小、价格低廉、开发应用方便，尤其具有全双工串行通讯的特点，在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、家用电器方面都有广泛的应用。同时，IBM－PC机正好补充单片机人机对话和外围设备薄弱的缺陷。各单片机独立完成数据采集处理和控制任务，同时通过通信接口将数据传给PC机，PC机将这些数据进行处理、显示或打印，把各种控制命令传给单片机，以实现集中管理和最优控制。 串行通信是单片机的一个重要应用，本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现爽片单片机床航通信，通信的结果使用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示，两个单片机之间采用RS-232进行双击通信。在通信过程中，使用通信协议进行通信。
异步串行接口电路及通信系统设计 设计报告 2009级可编程逻辑课程名称: 实验题目:学生姓名: YC 开课学院: Bio开课时间: 2011课程设计可编程逻辑设计异步串行接口电路及通信系统设计、SXL、ZY、YLJ、WJ 学院至2012学年第二学期重庆大学本科学生课程设计指导教师评定成绩表学院年级学生姓名课程设计题目be学院2009级指导教师专业Zxm. Wxp. BME YC、SXL、ZY、YLJ、WJ 异步串行接口电路及通信系统设计指导教师评语课程设计成绩指导教师签名：年月日重庆大学本科学生课程设计任务书课程设计题目学院BE学院异步串行接口电路及通信系统设计专业BME 年级、班09 BME 01、02班
设计要求：设计一个能进行异步全双工串行通信的模块，该模块以固定的串行数据传送格式收发数据。1）每帧数据供10 位，其中1位启动位，8位数据位，1位停止位。2）波特率为：9600。3）收发误码率摘要摘要通用串口是远程通信接口，在数字系统使用很普遍，是一个很重要的部件。本论文使用VHDL语言描述硬件功能，并适当借助Verilog HDL 语言，利用在FPGA 芯片上的综合描述,采用模块化设计方法设计UART的各个模块。其中包括波特率发生器，程序控制器，UART数据接收器和UART数据发送器，采用的外部时钟为50MHZ，波特率为9600。在QuartusII 环境下进行设计、编译和仿真。最后的程序编译仿真结果及硬件测试结果表明系统设计完全正确。关键字：VHDL; Verilog HDL；UART; 帧格式; FPGA；异步通信I 摘要Abstract In this paper, the use of
RS485串行通信接口电路的总体设计 在电参数仪的设计中，数据采集由单片机AT89C52负责，上位PC机主要负责通信（包括与单片机之间的串行通信和数据的远程通信），以及数据处理等工作。在工作中，单片机需要定时向上位PC机传送大批量的采样数据。通常，主控PC机和由单片机构成的现场数据采集系统相距较远，近则几十米，远则上百米，并且数据传输通道环境比较恶劣，经常有大容量的电器（如电动机，电焊机等）启动或切断。为了保证下位机的数据能高速及时、安全地传送至上位PC机，单片机和PC机之间采用RS485协议的串行通信方式较为合理。 实际应用中，由于大多数普通PC机只有常用的RS232串行通信口，而不具备RS485通信接口。因此，为了实现RS485协议的串行通信，必须在PC机侧配置RS485/RS232转换器，或者购买适合PC机的RS485卡。这些附加设备的价格一般较贵，尤其是一些RS485卡具有自己独特的驱动程序，上位PC机的通信一般不能直接采用WINDOW95/98环境下有关串口的WIN32通信API函数，程序员还必须熟悉RS485卡的应用函数。为了避开采用RS485通信协议的上述问题，我们决定自制RS485/RS232转换器来实现单片机和PC机之间的通信。 单片机和PC机之间的RS485通信硬件接口电路的框图，如下图1所示。 从图1可看出，单片机的通信信号首先通过光隔，然后经过RS485接口芯片，将电平信号转换成电流环信号。经过长距离传输后，再通过另一个RS485接口芯片，将电流环信号转换成电平信号。 图1单片机与PC机之间的RS485通信硬件接口电路的框图(略) 该电平信号再经过光电隔离，最后由SR232接口芯片，将该电平信号转换成与PC机RS232端口相兼容的RS232电平。由于整个传输通道的两端均有光电隔离，故无论是PC机还是单片机都不会因数据传输线上可能遭受到的高压静电等的干扰而出现“死机”现象。 2接口电路的具体设计 2-1单片机侧RS485接口电路的设计 单片机侧RS485接口电路如图2所示。 AT89C52单片机的串行通信口P3 0（RXD）和P3 1（TXD）的电平符合TTL/CMOS标准（逻辑“0”的电平范围为0V～0.8V,逻辑“1”的电平为2 4V～VCC）,它们首先通过光电隔离器件6N137隔离，以保护单片机不受传输通道的干扰影响，其中T01和?T02是为了增加光隔输入端的驱动能力。光隔6N137的左侧电源与单片机相同，右侧必须采用另一组独立的＋5V电源，且两组电源不能供电。 图2单片机侧RS485接口电路
低压电力线载波通信面临的挑战与对策 摘要：低压电力线载波通信主要是通过使用低压配电线作为通信的媒介来实现 通信的一种通信方式。低压电力线网络是现今覆盖范围最广的网络，相较于采用 专用通信线路来实现的通信，使用低压电力线来作为载波通信的网络具有取材方便，建造成本较低的特点，具有十分高的开发潜力。本文主要针对低压电力线载 波通信方面的内容进行分析探讨，以供参阅。 关键词：低压；电力线载波通信；挑战；对策 引言 电力线载波通信（PLC）是电力系统特有的、基本的通信方式。早在20世纪 20年代，电力载波通信就开始应用到10kV配电网络线路通信中，并形成了相关 的国际标准和国家标准。对于低压配电网来说，利用电力线来传输用户用电数据，实现及时有效收集和统计，是国内外公认的最佳方案。但在早期的实际应用中， 由于我国电网环境恶劣，电力线信道高衰减、强干扰和波动范围大等特点，导致 数据采集的成功率和实时性不能完全满足实际通信的需求。近年来，随着许多新 兴的数字技术，例如扩频通信、数字信号处理和网络中继拓扑等技术的大力发展，提高和改善低压配电网电力载波通信的可用性和可靠性成为可能，电力载波通信 技术的应用前景变得更为广阔。 1低压电力线载波通信的发展历程 使用低压电力线来构建载波通信网络这一构想已经发展多年了。国外在多年 以前已经开展了相关的研究。经过多年的研究与发展，在使用低压电力线进行载 波通信的研究上国外研究结构已将低压电力线载波通信的原理和低压电力线载波 通信信道特性分析和建模、电力载波调制技术以及相关通信芯片的研制等完成了 初步探索和完善，并就低压电力线载波通信的相关标准及商业化的运用进行了构建。相较于国外对于低压电力线载波通信相关技术所投入的时间和资金，我国在 低压电力线载波通信的相关研究起步较晚，但是研究发展速度极为迅速并取得了 一定的成果。在对低压电力线载波通信的前期的研究中主要集中在利用国外已有 的固化的低压电力线载波通信调制技术和芯片进行相关的扩展开发，近些年来对 于低压电力线载波通信的研究则集中于对国内配电网的信道特性进行调制技术的 研究和低压电力线载波通信载波芯片的研制。但是目前国内在低压电力线载波通 信应用中的相关法律法规政策的制定还不完善，需要制定完善。 2低压电力线载波通信的特点 2.1噪声干扰强 已有的研究结果表明，噪声的大量存在是实现数据在低压电力线上优质传输 的主要障碍之一。一般来说，影响电力通信质量的噪声主要有以下3种：背景噪声—分布在整个通信频带；周期性噪声—包括周期性的连续干扰和周期性的脉冲 干扰；突发性噪声—用电设备的随机接入或断开而产生。研究表明，脉冲干扰对 低压电力线载波通信的质量影响最大。有文献统计出，脉冲干扰的强度最大可达40dBm，如此强的干扰将给通信带来致命的伤害，以致于在接收端根本无法识别 出发送的信号。 2.2信号衰减大 信号在电力线上传输过程中的衰减是低压载波通信遇到的另一难点。同时， 由于低压配电网直接面向用户，负荷情况复杂，各节点阻抗不匹配，所以信号会 产生反射、谐振等现象，使得信号的衰减变得极其复杂。总的说来，信号的衰减
课程设计任务书 课程名称专业综合课程设计 院（系）专业 课程设计题目基于单片机的RS-232C串行通信接口设计 课程设计时间: 2011 年1 月3 日至2011 年 1 月14 日 课程设计的内容及要求： 利用W A VE仿真器、8051单片机开发基于单片机的RS-232C串行通信系统，实现单片机与PC机的通讯，要求实现数据收发功能. 具体要求如下： （1）按以上要求制定设计方案，并绘制出系统工作框图； （2）按要求设计单片机系统，给出电路原理图； （3）用仿真器及单片机系统和PC机进行程序设计与调试； （4）接受PC机发送数据，并将其会发给PC机； 指导教师年月日 负责教师年月日 学生签字年月日
目录 0. 前言 (1) 1. 总体方案设计 (2) 2. 硬件电路的设计 (2) 2.1 单片机介绍 (2) 2.2 串口基本结构介绍 (3) 2.3 电平转换电路设计 (4) 2.4 整体电路设计 (5) 3 软件设计 (6) 3.1 串行通信的实现 (6) 3.2 流程框图 (6) 4.联合调试 (7) 5. 课设小结及进一步设想 (7) 参考文献 (9) 附录I 元件清单 (10) 附录II 整体电路图 (11) 附录III 源程序清单 (12)
基于单片机的RS-232C串行通信接口设计 杨毅沈阳航空航天大学自动化学院 摘要：随着计算机技术特别是单片机技术的发展，单片机的应用领域越来越广泛，单片机在工业控制、数据采集以及仪器仪表自动化等许多领域都起着十分重要的作用。但在实际应用中，在要求响应速度快、实时性强、控制量多的应用场合，单个单片机往往难以胜任，这时使用多个单片机接合PC机组成分布式系统是一个比较好的解决方案。这样，单片机的数据通信技术就变得十分重要，在某种程度上说，掌握了单片机的数据通信技术也就是掌握了单片机的核心应用技术。现在单片机及PC机在结构、性能和经济上为实现远程串行通信提供了很好的条件，串行通信是指按照逐位顺序传递数据的通信方式，由于仅需三根传输线传送信息且通信距离相对较远，所以在控制领域的现场监测、分布控制等场合有着重要的应用价值。 关键字：单片机、PC机、串行口、通信 0.前言 在各种单片机应用系统的设计中，如智能仪器仪表、各类手持设备、GPS接收器等，常常遇到计算机与外界的信息交换，即通讯。通信的基本方式可分为并行通信与串行通信两种。 并行通信是将组成数据的各位同时传送，并通过并行门（如P1口等）来实现。在并行通信中，数据传送线的根数与传送的数据位数相等，传送数据速度快，但所占用的传输线位数多。因此并行通信适合短距离通信。 串行通信是指数据一位一位地按顺序传送。串行通信通过串行口来实现。在全双工的串行通信中，仅需要一根发送线和一根接收线，串行通信可大大节省传送线路的成本，但数据传送速度慢。因此，串行通信适合于远距离通信。 目前，在许多单片机应用系统中，上、下位机分工明确，作为下位机核心器件的单片机往往只负责数据的采集和通信，而上位机通常以基于图形界面的Windows系统为操作平台，为便于查询和保存数据，还需要数据库的支持，如在测控系统中使用SQL Server数据库。 现阶段这种应用的核心便是数据通信，它包括单片机和上位机之间、客户端和服务器之间以及客户端和客户端之间的通信，而在单片机和上位机之间的数据通信则是整个系统的基础。单片机和PC的通信是通过单片机的串口和PC机之间的硬件连接实现。鉴于PC 机具有强大的监控和管理功能，单片机则具有快速以及容易控制的特点，在数据量不大、传输要求不高的情况下，一般都采用给PC机配置的RS-232标准串行接口COM1、COM2等
电力线载波通信的特点 一、高压载波路由合理，通道建设投资相对较低 高压电力线路的路由走向沿着终端站到枢纽站，再到调度所，正是电力调度通信所要求的合理路由，并且载波通道建设只需结合加工设备的投入而无须考虑线路投资，因此当之无愧成为电力通信的基本通信方式，尤其在边远地区更是这样。电力线载波通道往往先于变电站完成建设，对于新建电站的通信开通十分有利。为此，只要妥善解决电力线载波信道的容量问题，载波通信的优势就会显现出来。在中压配电网载波和低压用户电网载波中，节省线路建设费用，无须考虑破坏家庭已装修环境，也仍然是载波通信的优势。 二、传输频带受限，传输容量相对较小 在高压电网中，一般考虑到工频谐波及无线电发射干扰电力线载波的通信频带限制于40～500kHz之内，按照单方向占用4kHz带宽计算，理想情况下一条线路可安排115条高频载波通道。但由于电力线路各相之间及变电站之间的跨越衰减有限（13～43dB），不可能理想地按照频谱紧邻的方式安排载波通道，因此，真正组成电力线载波通信网所实现的载波通道是有限的，在当今通信业务已大大开拓的情况下，载波通道的信道容量已成为其进一步应用的“瓶颈”问题。尽管我们在载波频谱的分配上研究了随机插空法、分小区法、分组分段法、频率阻塞法及地图色法和计算机频率分配软件，并且规定不同电压等级的电力线路之间不得搭建高频桥路，使载波频率尽量得以重复使用，但还是不能满足需要。近来随着光纤通信的发展和全数字电力线载波机的出现，稍微缓解了载波频谱的紧张程度。 在10kV中压配电网和低压用户配电网中，除了新上的载波信号之外，不存在其它高频信号，并且一般为多址传输，因此通道容量问题并不突出。 三、可靠性要求高 有两个原因要求电力线载波机具有较高的可靠性，一是在电力系统中传输重要调度信息的需要；另一是电压隔离的人身安全需要。为此，电力线载波机在出厂前必须进行高温老化处理，最终检验必须包含安全性检验项目。为此，国家质检总局从八十年代开始即对电力线载波机（类）产品实行了强制性生产许可证管理[4]。随着时代的进步，目前管理的范围已包括各种电压等级的载波机、继电保护收发信机、载波数据传输装置（如配网自动化和抄表系统的载波部分）和电线上网调制解调器。目前大多数高压及中压电力线载波机生产企业已按照生产许可证的要求建立了较为完善的质量体系。 四、线路噪声大 电力线路作为通信媒介带来的噪声干扰远比电信线路大得多（见图1），在高压电力线路上，游离放电电晕、绝缘子污闪放电、开关操作等产生的噪声比较大，尤其是突发噪声具有较高的电平（见图1）。根据国外资料描述，电力线的噪声特性可分为四种类型： 1、具有平滑功率谱的背景噪声，这种类型噪声的功率谱密度是频率的减函数，如电晕噪声。这种噪声特性可以用带干扰的时变线性滤波模型来描述。 2、脉冲噪声，由开关操作引起，这种噪声与电站操作活动的关系较大。 3、电网频率同步的噪声，主要由整流设备产生。 4、与电网频率无关的窄带干扰，主要由其它电力设备的电磁辐射引起。 一般电晕噪声电平大致为：220kV -25dB；110kV -35dB（带宽为5kHz），在工业区、沿海地区、高海拔地区、新线路、升压线路和绝缘设备存在微小放电的线路上噪声电平还将增