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电力载波通信网数据交换与网络管理系统设计作者：吴永海来源：《中国新通信》 2018年第7期我国的电力线通信技术起步的比较晚，发展的也不够成熟，所以其中存在传输距离短、抗干扰性能弱等多种问题。
本文在结合电力线通信应用的基础上，设计了安全性能高且通用性较广的电力载波通信网络系统，并将其运用于交换和网络管理系统设计当中。
一、电力载波通信网络技术的基本概述电力线载波通信，在利用已有的传输媒介配电网中，将载有信息的相对高频耦合电力线上，用接收到的调制设备，将原有的信号从原本电力线的基础上分离出来，从而更进一步实现信息的传播和交换。
相较于传统的通讯方式来说，这种通讯方式，既可以节省人力物力财力，也可以更进一步缩短工程的周期和时间。
原本的电力载波通信技术，通过不同信息方式的影响，也得到了很大的改变。
电力载波应用到了数据通信中，从而让智能控制的领域更加广泛起来。
二、电力载波通信系统与传统通信系统相比的优点分析1）网络拓扑结构设计中，整体网络一般采取多种线程的设计模式拆分成一路子网设备，既提高了网络数据交换的基本速度，也增强了网络带载设备的能力。
2）符合通信标准的电力载波调解模式，设备中既需要介入网络认证加密方式，也需要保证身份的合法化，从而更进一步的保证网络通信的安全和质量。
3）网络设计中所采用的网络设备运行状态，用户们既可以检测到设备的最新状态，并在检测终端的基础上进入最新运行的状态。
4）检测终端设备采取的数据，通过轮番上机后，既保证了数据的随时更新，也设置了专门的数据查询指令[1]。
三、国内电力线通信技术研究的基本现状我国研究通信技术起步较晚，但发展速度却比较快，因此发展阶段中难免会出现一些问题。
我国很多公司对电力线通信技术的研发基本都起于初步阶段，因此自主研发出来的技术原没有达到相关技术标准。
其中电力线通信技术所具备的传输速率不高、传输距离短、抗干扰性不强的问题，相关规定中远没有制定相关标准。
四、电力载波通信的应用领域我国电力载波通信技术的优点：建设成本低，速度快捷，使用范围较广等多种，基本可以划分为以下几种领域：1、远程抄表系统。
电力载波方案1. 背景介绍电力载波通信是一种利用电力线作为传输媒介的通信方式，它可以实现在电力线上进行数据传输和通信。
电力载波通信在电力系统中具有重要的应用价值，可以提供各种功能，如电能计量、状态监测、远程控制等。
本文将介绍电力载波通信的原理、应用领域和相关技术方案。
2. 原理解析在电力系统中，电力线缆既用于传输电能，又可以作为传输信号的媒介。
电力载波通信利用电力线缆的双重功能，通过将发送的信号叠加在电力信号上进行传输。
通信信号被调制到电力信号中后，通过接收端的解调设备将信号从电力信号中分离出来，实现数据传输和通信。
3. 应用领域3.1 电能计量电力载波通信可以用于电能计量系统，通过在电力线上传输电能信息，可以实现对电能消耗情况的实时监测、计量和统计。
这对于电力系统的运维和管理非常重要，可以帮助实现电能资源的合理分配和使用。
3.2 系统状态监测电力载波通信还可以用于电力系统的状态监测。
通过在电力线上传输输入、输出功率、电流、电压等参数信息，可以实时监测电力系统的运行状态。
这对于故障检测、预警和维修非常重要，可以提高电力系统的可靠性和安全性。
3.3 远程控制电力载波通信还可以用于实现对电力设备的远程控制。
通过在电力线上传输控制命令和信号，可以实现对电力设备的远程开关、调节和控制。
这对于电力系统的运行和维护非常方便，可以提高工作效率和降低管理成本。
4. 技术方案4.1 ASK调制方案ASK调制（Amplitude Shift Keying）是一种将数字信号调制到电力信号中的常用方案。
它通过改变电力信号的幅度来表示数字信号的0和1。
ASK调制方案简单、成本低廉，但抗干扰能力相对较弱。
4.2 FSK调制方案FSK调制（Frequency Shift Keying）是一种将数字信号调制到电力信号中的常用方案。
它通过改变电力信号的频率来表示数字信号的0和1。
FSK调制方案的抗干扰能力较强，但传输速率相对较低。
电力载波通信技术的应用及未来发展电力载波通信技术，简称PLC，是一种利用中、低压配电网作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术，不仅可以作为解决宽带末端接入瓶颈的有效手段，而且可以为电力负荷监控、远程抄表、配用电自动化、需求侧管理、企业内部网络、智能家庭以及数字化社区提供高速数据传输平台。
近10年，特别是2000年以来，由于人们对带宽需求的不断增长，包括ADSL(非对称数字用户环路)、PLC技术在内的宽带接入技术得到了快速发展。
特别是PLC技术，由于充分利用最为普及的电力网络资源，建设速度快、投资少、户内不用布线，能够通过遍布各个房间的电源插座进行高速上网，实现“有线移动”，具备了其它接入方式不可比拟的优势，受到国内外的广泛关注。
一、PLC技术国外发展现状目前国际上专用PLC调制解调芯片主要有：以色列Yitran公司IT700、IT800系列的芯片，其传输速率为1.25Kbps，5Kbps，7.5Kbps可选；美国Intellon公司INT5500、INT6000系列的芯片，INT5500芯片速率可达到85Mbps，而INT6000芯片速率可达到200Mbps；西班牙DS2公司的DSS7800、DSS9501芯片，其传输速率可达到200Mbps，埃施朗公司PL3150、PL3170系列芯片，其传输速率为3.6Kbps，5.4Kbps可选，意法半导体公司推出的ST7538Q，其通信速率为4800bps。
以上公司中，以美国Intellon公司14Mbps芯片应用最为普遍，大部分PLC系统都是基于该芯片开发的。
欧盟为促进PLC技术的发展，从2004年1月1日开始启动了一个称之为OPERA （Open PLC European Research Alliance）的计划，旨在联合欧洲的主要PLC研究开发力量致力于制定欧洲的PLC统一技术标准、推动大规模商业化应用，并将PLC作为实现“eEurope”（信息化欧洲）的重要技术手段。
电力线载波通信电路设计摘要：电力线载波通信技术是低压集中抄表技术实现的重要通信手段。
笔者基于电力线载波通信技术，深入探究电力线载波通信电路设计原理，并详细介绍了该电路及其控制软件的设计，为通信工程的改进提供参考依据。
关键词：电力线载波通信rs-232/rs485接口电路设计电力线载波电路整个通信系统的核心。
笔者拟采用ssc p300作为电力线载波专用调制解调芯片来开展通信电路设计的研究。
从sscp300输出的信号幅度小、驱动能力弱，而且有各种谐波，因此要放大滤波，然后通过耦合电路将信号调制到电力线上。
电力线传来的载波信号由sscp300接收，需一个带通滤波器，经过预放大再送到sscp300的接收端，再送给单片机进行处理，单片机中存储的数据经过现有的电话网传送给控制计算机，控制计算机根据数据对供配电进行控制。
1 低压电力线载波通信原理低压扩频载波模块主要由sscp300低压电力线扩频载波网络控制器、前置功放和电力线藕合电路构成，其工作任务是对从单片机获取的数据信息实施线性扫频调制，经滤波放大后使其与电力线藕合，对通过电力线送来的载波信号进行扫频解调后送给单片机。
这种数据通信采用了收发分时控制的半双工通讯。
该模块与配变集中器的设计通信距离为1000米。
在信道特性最恶劣的情况下，也要保证不小于600米。
低压电力线载波通信的原理结构框图如图1所示。
■2 电力线载波通信原理电力线载波通信是电力线载波抄表集中器的核心任务，采用载波调制原理，充分利用电子技术和微处理器技术，开发通用的电力线载波通信设备则是电力线载波抄表的重要基础工作。
2.1 载波通信芯片sscp300的发送与接收原理 sscp300提供数据链路功能和物理层的协议linkla服务。
由si脚进入sscp300的电力模拟通过信号，经缓存放大器(amp)放大并通过a/d转化后形成数字信号，再经过扩频处理，借助dsp电路传输至数据链路层微处理器进行分组解码。
电力载波自动通信抄表系统设计分析报告随着我国电力事业的迅速发展，传统的用电抄收管理方式己经不能满足市场需求。
本文在大量收集查阅国内外有关远程抄表系统资料、深入用户及用电管理部门广泛调研的基础上，提出了一种采用低压电力线载波通信技术的远程自动抄表系统。
该系统具有三层网络结构，即上位机管理系统、集中器和载波电表。
重点分析研究了集中器及其与各组成部分的通信。
由于我国低压电力线上存在的高削减、高噪声、高变形，必须采用特殊的通信技术。
本文首先分析了高频信号在电力线中的传输特性；重点讨论了扩频通信技术在电力线载波通信中的应用；深入研究了以扩频调制解调技术通信技术为基础的、高性能的电力线载波专用MODEM芯片SSC P300的内部工作原理。
在此基础上，采用SSC P300实现了远程抄表系统中集中器与终端载波电表之间可靠的数据传输。
集中器是连接上位机与终端载波电表之间的枢纽，起着上传下达的作用。
根据中华人民共和国电力行业标准规定的集中器的主要功能及性能指标要求，本文重点研究设计了集中器的硬件系统。
其中硬件系统主要包括主控制器、外部扩展数据存储器、时钟模块、看门狗模块、上位机通信接口电路以及电力线载波通信电路及其外围电路等。
1 绪论1.1电力线载波通信的意义及发展状况当今世界，作为输送能源的电力线是一个近乎天然、入户率绝对第一的物理网络。
而电力线现在的功能仅仅是传送电能，如何利用网络资源潜力，在不影响传输电能的基础上实现窄带通信或宽带通信，使之成为继电信、电话、无线通信和卫星通信之后的又一通信网，是多年来国内外科技人员的又一目标。
要使电力网成为一个新的通信网，技术手段只有载波通信。
电力线载波通信就是以电力网作为信道，实现数据传递和信息交换。
因为电源线路是每个家庭最为普通也是覆盖最为宽广的一种物理媒介，其覆盖面超过有线电视网络甚至电话线路，同时由于利用现有的电力网实现数字通信，可以大大减少通信网建设的费用，因而利用电源线路实现数据通信的技术有着可观的经济效益和应用前景。
低压电力线载波通信1.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10 kV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。
2.国内外现状：2.1国外现状：国外低压电力线载波通信开展较早，美国联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100~450 kHz；欧洲电气标准委员会的EN 50065-1规定电力载波频带为3.0~148.5 kHz。
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。
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，实验结果好坏参半，但随着通信技术的不断进步与互联网业务的蓬勃发展，电力线载波通信技术也得到了显著增长。
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10Mbit/s。
国外利用电力线传输信号已经有一百多年的历史。
如早在1838年，埃德华戴维就提出了用遥控电表来监测伦敦利物浦无人地点的电压等级。
直到20世纪20年代，国外一些著名的公司和研究机构才开始对低压电力载波通信技术进行研究。
1930年西门子公司在德国波茨坦建立了用于低压配电网络和传输媒介的波纹载波系统（RCS系统）。
该系统能够以最小的损耗通过低压配电网实现对终端设备的管理。
1958至1959年间，美国德克萨斯元件公司的Jack Kilby和Fairchild半导体公司的Robert Noyce最早发明了电力线载波通信集成电路。
电力线载波通信技术一、概述电力线载波通信技术是指利用电力线作为传输介质，通过调制和解调技术实现信息的传输和接收。
它具有传输距离远、成本低、覆盖面广等优点，被广泛应用于智能电网、智能家居等领域。
二、技术原理1. 信号调制电力线载波通信技术采用的是频分多路复用（FDMA）方式，即将不同频率的信号通过调制技术叠加在电力线上进行传输。
常用的调制方式有幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）和相位键控（PSK）等。
2. 信号解调接收端采用与发送端相同的调制方式进行解调，将叠加在电力线上的多个频率信号分离出来，得到原始信息。
常用的解调方式有同步检测法、相位锁定环路法等。
3. 抗干扰能力由于电力线本身就存在噪声干扰和衰减等问题，因此电力线载波通信技术需要具备较强的抗干扰能力。
一般采用差分编码、前向纠错码等技术来提高系统的可靠性和抗干扰能力。
三、应用场景1. 智能电网电力线载波通信技术被广泛应用于智能电网中，可以实现对电网中各个节点进行监测、控制和管理。
例如，可以通过电力线传输数据来实现对电表的远程抄表、对配电变压器的监测等功能。
2. 智能家居随着智能家居市场的快速发展，电力线载波通信技术也逐渐成为了智能家居领域的重要组成部分。
例如，可以通过在插座上安装载波通信模块来实现对家庭灯光、空调等设备的远程控制。
3. 其他领域除了智能电网和智能家居领域外，电力线载波通信技术还被广泛应用于工业自动化、交通管理等领域。
例如，在工业自动化中可以利用该技术实现对生产线设备的远程监测和控制。
四、发展趋势1. 高速化目前，电力线载波通信技术主要应用于低速数据传输，但是随着技术不断发展，未来将实现更高速的数据传输，以满足更多应用场景的需求。
2. 智能化随着智能化时代的到来，电力线载波通信技术也将不断向智能化方向发展。
例如，可以通过与人工智能技术结合，实现对电网中各个节点的自主控制和管理。
3. 安全性由于电力线是一种公共资源，因此在使用电力线载波通信技术时需要考虑数据的安全性问题。
第1篇一、实验目的1. 了解电线载波技术的原理及特点。
2. 掌握电线载波通信系统的搭建方法。
3. 分析电线载波通信系统的性能，如传输速率、误码率等。
4. 熟悉电线载波通信技术在实际应用中的优势与不足。
二、实验原理电线载波技术（PLC，Power Line Communication）是利用电力线作为传输媒介，将数字或模拟信号进行调制、传输和接收的一种通信技术。
其主要原理是将信号调制到高频载波上，通过电力线传输，然后在接收端解调还原信号。
三、实验设备与材料1. 实验设备：PLC调制解调器、电源、电力线、示波器、频率计、计算机等。
2. 实验材料：调制信号源、解调信号源、滤波器、放大器等。
四、实验步骤1. 搭建实验电路：将PLC调制解调器、电源、电力线、示波器、频率计、计算机等设备连接起来，形成一个完整的电线载波通信系统。
2. 设置调制解调器参数：根据实验需求，设置调制解调器的载波频率、调制方式、波特率等参数。
3. 信号调制：将调制信号源产生的信号通过调制解调器进行调制，形成高频载波信号。
4. 信号传输：将调制后的信号通过电力线传输到接收端。
5. 信号解调：在接收端，通过解调信号源对接收到的信号进行解调，还原出原始信号。
6. 性能测试：使用示波器、频率计等仪器，测试通信系统的传输速率、误码率等性能指标。
7. 结果分析：对实验数据进行分析，总结电线载波通信技术的优缺点。
五、实验结果与分析1. 传输速率：实验中，调制解调器设置波特率为1Mbps，实际传输速率达到900kbps，说明电线载波通信技术具有一定的传输速率。
2. 误码率：在实验过程中，误码率控制在10%以内，说明通信系统的稳定性较好。
3. 抗干扰性：实验过程中，对电力线进行干扰，通信系统仍能保持较好的通信质量，说明电线载波通信技术具有一定的抗干扰能力。
4. 优势与不足：（1）优势：电线载波通信技术具有成本低、布线方便、无需额外架设网络等优点，适用于电力系统、智能家居等领域的通信。
2019年第10期信息通信2019 (总第202期)INFORMATION&COMMUNICATIONS(Sum.No202)数字载波通讯系统设计粟滔（中国电子科技集团公司第十研究所，四川成都610036）摘要：电力线通信（PLC）技术可以充分利用最普遍的电网资源建设速度快，投资少，内部无配线。
用户可以通过每个电源插头座实现高速互联网接入房间，最终实现"有线移动”，具有其他接入方式无法比拟的优势方法不具备，也可以解决互联网普及的瓶颈。
被业内人士视为宽带接入的“最后一百米”问题。
在用电力线调制解调器实现点对点通信后，我们使用电力线通信网络实现宽带电力线通信系统网络。
这个网络化的最终目标是选择适当的网络拓扑结构，以确保通信网络稳定，性能可靠。
关键词：电力线通信；电力线调制解调器；电力线通信网络中图分类号:TN913.6 文献标识码:A文章编号：1673-1131（2019）10-0170-020引言在当今高度发达的电力传输网络中，其是一种非常大的电力的载波信号的传输介质。
该介质具有很好的硬件条件作为电力载波信号的传输基础，因此电力载波系统其网络的成本方面具有很大的优势。
与无线通信相比，电力载波的通信技术通过物理相关链路传播变的更加可靠。
再则，系统的结构相对简单，没有复杂系统的结构。
该技术是用于电力系统的多特通信方法，成本低具有高市场价值。
电力线载波通信技术在电力通信中发挥着重要作用，数字通信技术快速发展为电力线载波通信提供了广阔的前景。
通信系统朝着数字化的发展，电力线载波已开始数字化过程。
结合计算机技术以及数字信号的处理技术,DPLC数字电力线载波通信（数字电力线载波）系统扩展以及完善电力线载波通信网络，是经济和技术上的最佳选择。
1系统组成1.1基本网络单元用于利用电源实现通信业务网络，一些基本单位是必不可少的。
这些基本单元的主要功能在于完成信号的产生和转换，使信号能够被传输和通过电源线接收。
共接线载波通讯设计报告一、设计要求设计一个利用电力线传输数字信息的一个装置，通过RS232接口，使得两台PC机可实现串口通信。
设计出系统电路，编出装置的程序。
二、方案论证动力线通信的优点为不用专门为通信系统专门布线，利用已有的动力线，通过动力线通信转接装置，可实现信息通信的目的。
目前动力线通信的技术有：OFDM调制方案，FSK调制方案，模拟FM方案。
OFDM方案适合于通信数据量大，距离近的环境，目前应用于办公室家庭范围计算机局域网通信，不适合远距离通信。
FSK方案通信的速率较低，通信距离较远，适合远程控制（灯光管理，报警系统，温度检测系统等），自动化抄表（电表，水表，气表等），不适合大量的数据交换的场合。
FM主要用于语音广播和语音通话环境，也可用于数据通信，但需要加装其他设备。
为了囊实现两个PC机之间利用动力线载波进行串口通信，采用FSK 方案。
三、设计方案目前，芯片厂家已开发出适用于动力线载波通信的专用芯片，以简化设计成本和时间，比较典型的电路为意法公司的ST7536，其可实现动力线上的FSK调制。
特点如下：半双工同步FSK调制解调对于波特率600BPS速率有两个可编程通道对于波特率1200BPS。
有两个可编程信道。
自动调谐RX和TX滤波器TX载波频率同步于外部晶振。
低的TX信号的扰动对于TX信号具有自动电平控制功能RX灵敏度：2mV(600BPS)3mV(1200BPS)RX时钟恢复ST7536的内部结构图如下图2.1 ST7536内部结构示意图ST7536的引脚定义系统基本结构采用单片机通过RS232电平转换电路与PC相连接，实现对PC的串口数据的收发，然后在对ST7536的链路进行控制，将PC机现行的数据通过特定的协议发往ST7536，ST7536在间数据转换成FSK的信号发到电力线，当无数据发送时，ST7536处于接收状态，将接收到的数据发往PC机，实现动力线载波数据通信。
系统设计结构图如下图所示：220VacL N图2.1 系统结构图四、电路设计电路设计包括四部分RS232电平转换器，单片机电路，ST7536电路，动力线耦合电路4.1系统总图说明：请自己添加4.4ST7536与动力线耦合电路五、程序设计5.1 单片机信号关联表格单片机STC12C5A60S2与ST7536引脚对应表5.2 编程要点:发送时序图接收时序图频道与波特率设定表5.3编程方案单片机的程序采用分层设计方式，上层为管理程序，管理串口中断服务程序程序，管理ST7536的接收和发送中断程序。
电力载波通信报告任务书熟练掌握单片机串行通信，设计硬件电路实现单片机之间的双机通信，两个独立的系统能处理自己的数据信息，并能将实时的数据信息传递给另一个系统。
要求:1. 单片机之间通信要有简单的通信协议，保证通信的畅通。
2. 单个系统要有数据处理能力，之间的通信要简单明了。
3. 要能人为控制信息的交流，之间的通信要收人为控制在以上基础之上要实现电力载波通信，要将220V电力线作为通信介质，接受和发送单片机的数据信息。
要求自己设计电力载波通信，能够将单片机的信号耦合到电力线上去，并能保证在一定的距离内单片机能够畅通通信绪论随着单片机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，单片机的通信功能越来越显得重要。
单片机通信是指单片机与计算机或者单片机之间的信息交流。
通信有并行和串行两种，在单片机系统以及现代单片机测试系统中，信息多是采用串行通信方式，串行通信也是单片机与外界信息交流的最基础的通信方式。
单片机串行通信能进行远距离传送，但如果在传输过程中不对数据进行处理的话，那么数据信息会因为外界因素干扰而导致信息丢失，这时电力载波通信就是一种可行的方法，通过电力载波模块的作用，可以将单片机的数据信息耦合到电力线上去进行较远的距离传送。
一般采用扩频编码的方式，抗干扰能力强，数据传输可靠，这样就克服单片机串行通信的缺点。
本课程设计模仿电力载波通信，要求能够实现电力线上数据传输，在单片机双机通信的基础上，介入单片机之后能在一定的距离内仍旧能实现双机通信。
一( 方案论证本单片机课程设计题目为《电力载波通信》，实现单片机之间的双机通信，并能将其之剑通信信息偶喝到电力线上去，在一定距离内实现单片机在电力线上的信息传输。
在双机通信部分，本课程设计采用的基于STC89C51单片机的串口通信，并且采用RS232进行双机通信。
发送方的数据由串口TXD段输出，经过电力载波模块的耦合，数据信息传送到电力线上去之后进行数据传输，接收端使用MAX232芯片进行电平转换，信号到达接收方串口的接收端。
电力线载波专题报告1.电力线载波背景2.载波调制1.电力线载波背景在通信系统中，根据信道媒质的不同，分为有线通信系统和无线通信系统。
有线通信系统布线复杂、耗资大、成本高；采用无线通信的方式传输信息，存在多途径干扰，系统的可靠性和安全性受到限制。
电力线通信是指利用电力线作为传输各种数字信号和模拟信号的媒介，把调制后的信号叠加在电力电流中，通过电力线传输信号。
由于信号传输介质电力线已经存在，无需再投入资金进行通信线路铺设，并且还可以省去繁杂的信号电缆或光缆的安装与维护工作。
因此，与其他通信方式相比，电力线通信具有不需要重新布线、成本低、维护方便、易施工、可靠性高、应用范围广等优点。
在低压电能量数据采集站，主要采用电力线载波和短距离（微功率）无线通信方式，并以低压电力线载波方式为主，户内网络及低压集抄系统的通信示意图如图1所示，从图中可以看出，目前低压集抄系统和户内网络的设备之间的通信方式主要以电力线载波通信为主。
电力线载波通信是指将信息调制为高频信号并耦合至电力线路，利用电力线路作为介质进行通信的技术。
电力线载波通信技术从广义上讲包括应用于高、中压电网和低压配电网的窄带电力线载波通信，以及在低压配电线路上实现的宽带数据通信。
目前，国内外相关机构正在对载波通信性能测试进行积极地研究和探索，国内来说，重庆电科院、华北电科院和中国电科院等单位和机构在此方面的研究相对较多，国家标委会已正在积极组织行业进行载波通信的相关标准的研究和制定。
针对电力载波的通信性能进行相关测试在以下方面具有重要意义：（1）电力线载波通信设备的通信性能将直接影响到系统的整体性能，必须对其通信能力进行相关的测试和要求，以保证通信系统的正常运行；（2）电力线载波通信依靠电力网络进行信号传输，所以难免在一定程度上会影响到电网电能质量，同时其产生的骚扰电压、电磁辐射等可能对相关电气设备、敏感电子设备、无线通信业务等造成一定的影响，所以必须对电力线载波设备进行电磁干扰特性的测试和要求；（3）目前国内外的载波通信模块种类较多，就国内主要应用的就有鼎信、晓程、力合微、东软、精讯、瑞斯康、科能等厂家。
通信系统原理综合性、设计性实验实验报告基于单片机的电力线载波通信系统基于单片机的电力线载波通信系统摘要：本文提出了利用电力线载波通信芯片ST7538内部集成的调制解调,利用MCS51系列单片机作控制器，利用耦合电路实现利用进行载波通信的目的。
关键词：调制解调、单片机、电力线、低压电力线载波通信PLC (power line communication) 是利用低压配电网线路进行语音及数字信号传输的一种通信方式。
电力线载波通信的关键就是选用一个性能良好的电力线载波专用MODEM 芯片，电力线载波芯片、电力线接口电路是由单片机控制的。
下面是我们设计的基于A T89S52 和ST7538 组成的FSK 窄带电力线载波通信系统。
一、系统的结构框图及基本工作原理电力线载波通信系统的构成原理框图如图1所示,它由单片机控制电路、电力线载波调制解调器、电力线接口等组成。
ST7538是一个FSK调制解调芯片，发射时候从微控制器发出的信号经过该芯片调制放大以后通过接口电路耦合到220V的电力线上，从而达到信号发射的目的。
接收的时候，ST7538检测电力线接口上的信号，当有调制信号的时候对信号进行放大、窄带滤波、解调，然后输给微控制器，达到信号接收的目的。
图1电力线载波通信系统原理框图二、电路的结构与分析1.图2硬件电路结构如图2所示，首先控制ST7538的工作模式，如表1所示，通过设定控制寄存器的数值，从而达到选择不同工作模式的目的。
其次，设定ST7538的调制频率，如下表所示，通过设定控制寄存器进行配置,以设置载波芯片的各种特性,如载波频率、波特率等.配置控制寄存器是通过对控制寄存器进行写操作来实现。
我们选定132.5KHz来实现。
2.滤波电路部分图3 发射滤波电路发射滤波部分（如图3所示），该电路主要是滤除掺杂在信号中的噪声和伪信号,从而将处理后的信号以较高的效率传输到电力线上.要的传输干扰频率是发送信号的二次谐波和三次谐波(例如,传输频率为132.15kHz 时,二次谐波和三次谐波分别为265kHz 和497.15kHz) ;电源稳压器的工频谐波两个中心频率在113MHz的伪音频(这两个伪音频是由用于产生发送信号的直接合成技术产生的) . 所以,我们采用带通滤波器滤除这些不必要的信号.图4 接收滤波电路接收滤波部分主要是滤除来自电网中的噪声,这些噪声会降低模块的解调性能. 对于接收电路,选用无源滤波器要优于有源滤波器,这是因为有源滤波器会产生一个与接收信号相当的白噪声. 采用并联谐振电路, 选用二阶无源带通滤波器( C4 , L 2 ,R2) 接收滤波器的频率主要由电容C4,电感L2 和电阻R2 的值决定.3. 保护电路在保护电路部分中,为了避免尖峰信号对电路的破坏,采用一个双向稳压管,当电压值等于大于稳压管电压时,稳压管就会短接到地,从而保护接口电路的器件不会被烧坏.火线与零线间的干扰为差模干扰;火线与地线,零线与地线间的为共模干扰. 采用一个双向稳压管只对差模尖峰信号起作用而对共模尖峰信号没作用,当出现共模尖峰信号时就会对电路造成损坏,所以这里采用三个晶体二极管(D1 和D3为P6KE 6.8A ,D2 为SM6T 6.8A) ,将它们连成星型结构, 对于差模尖峰信号,D1 和D2 构成一个双向稳压管,对于共模尖峰信号,这种星型结构就相当于两个双向稳压管(D1 和D3 ,D2 和D3) .C5作用是将变压器与电力线隔离,过滤电力线上的50/ 60Hz 的信号,阻止低频信号进入电路而使某些高频信号通过,选取X2 型电容,这种电容具有短路保护功能,它在电力线载波通信系统中是不可缺少的,因为万一电容短路, C5 就失去了过滤50/ 60Hz 信号的能力,则接口电路会损坏,危险时还会对靠近的人员造成伤害。
基于电力线载波与无线通信技术的通信系统设计摘要：为解决电力线通信因受阻抗随机、信号衰弱和噪声干扰而通信距离和可靠性受到一定影响的弊端，文章提出了一种集低压电力线通信与无线传输相结合的通信系统，将无线通信技术融入距离受限的电力通信系统，发挥各自的通信优势，使信号在通信过程中更好地传输。
关键词：电力线载波；无线通信；检测系统随着电力供网的发展，电力线覆盖面积越来越宽广，如何充分利用现有供电网络资源，在电力线上实现可靠的信息传输，正逐步引起人们广泛关注和研究。
电力线载波通信是以电力线网络作为传输信道的一种通信方式，而低压电力线通信以其网络覆盖范围广、接入便利等特点，成为新技术，具有广阔的应用前景。
但与其他通信技术相比，电力线通信也具有噪声干扰大、频率选择性衰弱等缺点。
为了解决这些问题，该系统利用现有的电力传输网络与无线通信技术对用电设备中电量参数进行采集、监测、配套的上位机软件将实时对系统采集到的数据进行实时分析、存储，使通信信号覆盖面更广、传输成本更低，对相关信号、数据的监测性、可靠性更高。
1 总体设计方案由于单一的电力线载波信号具有不可避免的衰减大、干扰强的缺点，因此我们采用电力线载波与无线通信组合网络的设计。
整体上看，我们主要设计电力线载波模块与无线模块的通信接口以及无线模块与上位机的通信接口，对远程在线监控系统及其通信的组成原理和结构进行研究，以及研究和设计适用于线型链路结构下数据传输的通信协议，并对该通信协议的结构和设计进行优化，使其能够满足系统通信的设计要求。
目前建立无线及电力线混合通信网络更多的是在现有的通信产品中选取适用的设备，搭建混合通信网络主要考虑及解决的问题如下。
（1）融合点通信技术的接口。
融合点涉及数据的交互，必须有统一的接口。
目前主要的形式是以太网口、串行接口，对于特殊应用可考虑总线接口等方式。
（2）无线网通信稳定性问题。
无线网通信虽然能够解决建筑物复杂结构布线难的问题，但其自身稳定性也是一个需要考虑的重要因素。
四川航天职业技术学院电力载波数据通信设计专业名称：G13电子信息工程技术课程名称：模拟电子技术课题名称：电力载波通讯设计设计人员：王丽丹指导教师：王婷婷2014年6月15日课程设计报告书评阅页课题名称：电力载波通信设计班级：G13电子信息工程技术2班姓名：2014年月日指导师评语：考核成绩：指导教师签名：2014年月日《模拟电路电路课程设计》任务书一、课题名称：模拟电路载波数据通信的设计二、技术指标：1. 无需架设专门的通讯电缆，安装方便，实现低压220V电线中传输信号2. 低功耗、可实现单发多接收，也可实现半双工通讯。
3．采用模糊算法，抗干扰能力强，通信距离远，非常适合国内复杂多变的电网环境。
三、要求：1. 画出电路原理图（或仿真电路）2. 元器件及参数选择3. 电路仿真与调试指导教师:学生:电子工程系摘要低压电力线载波通信技术是利用现有的电力线作为信号传输信道来实现一对一、一对多或多对多的通信技术。
在本设计中主要实现主从通信，为交通信号灯系统进行相关数据的传送。
本设计采用HL—PLCS520来设计电力线载波模块。
在本设计中，采用的发送与接收双独立键盘控制信号灯传输信号。
本设计是基于HL—PLCS520的电力线载波模块，其硬件部分包括载波耦合电路、信号发送电路（信号功率放大电路和输出功率控制电路）、滤波接收单元（接收滤波电路和解调电路）等。
在完成本设计硬件部分的理论分析后，进行相关的测试，并对测试结果做进一步的分析。
关键字: AT89C52、载波、通信、目录第一章、设计目的 (4)第二章、设计方案 (5)1 设计指标 (5)2. 设计要求 (5)3. 编写设计报告 (5)第三章、控制模块 (5)第四章、载波模块 (6)1．载波芯片 (7)2．电源电路 (10)3 发送功放电路 (10)4 接收滤波电路 (10)5 过零检测电路 (11)6 载波信号耦合 (11)第五章、程序设计 (11)第六章、问题分析 (14)第七章、小结 (15)第八章、附录 (16)1元器件清单 (16)2 电力载波原理图 (16)3 电力载波PCB图 (19)第一章、设计目的低压电力线载波通信是利用低压配电线（220V 用户线）作为信息传输媒介，通过载波方式将模拟或数字信号进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
电力网作为电能输送的专用网络，是国家基础网络之一。
其网络的建设质量、机械强度、安全经济技术指标等都是经过反复论证合理优化的。
它的覆盖面之广、容量之大是任何网络都不能相比的。
因此，电力网是一种优质的不可多得的资源。
第二章、设计方案1 设计指标1. 无需架设专门的通讯电缆，安装方便，实现低压220V电线中传输信号2. 低功耗、可实现单发多接收3．采用模糊算法，抗干扰能力强，通信距离远，非常适合国内复杂多变的电网环境。
2. 设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试；3. 编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，心得体会。
第三章、控制模块随着单片机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，单片机的通信功能越来越显得重要。
单片机通信是指单片机与计算机或者单片机之间的信息交流。
通信有并行和串行两种，在单片机系统以及现代单片机测试系统中，信息多是采用串行通信方式，串行通信也是单片机与外界信息交流的最基础的通信方式。
单片机异步串行半双工通信能进行远距离传送，但如果在传输过程中不对数据进行处理的话，那么数据信息会因为外界因素干扰而导致信息丢失，这时电力载波通信就是一种可行的方法，通过电力载波模块的作用，可以将单片机的数据信息耦合到电力线上去进行较远的距离传送。
一般采用扩频编码的方式，抗干扰能力强，数据传输可靠，这样就克服单片机串行通信的缺点。
9脚复位电路， 18、19脚晶振电路， P0口脚信号灯P2口独立键盘，RXD/TXD串行口发送/接收第四章、载波模块HL-PLC 载波通讯模块，采用FSK 通讯方式，软件采用超级模糊算法，即使传输信号被干扰或丢失达40%，也能准确还原出原载波信号，通讯稳定，抗干扰能力超强。
载波中心频率110K，模块可以在过零发送模式和正常发送模式间自由切换。
正常模式发送：载波线上有效数据速率可达8Kbit/（800Byte/s）过零模式发送：载波线上数据速率为100Byte/s无论过零还是正常发送模式，载波实际数据速率都远超目前国内大部分载波厂家的通讯模块。
正常模式速度快，但是抗干扰能力弱，适合负载轻干扰少的线路环境；过零模式速度稍慢，抗干扰能力强，适合绝大部分线路环境。
串口通讯速率1200、2400、4800、9600 可选。
1．载波芯片HLPLCS520F 是一颗专为电力线载波通讯设计的，高集成度的FSK 调制与解调芯片。
芯片内部集成高速数字信号处理器（DSP）和FSK 调制解调器，解调器具有较低的灵敏度和强的抗干扰性能，可适应各种复杂的电力线信道环境。
广泛应用于各类交流、直流载波模块和通讯线直连的通讯模块中。
芯片采用TSSOP20超小封装设计，配合简单的外围电路，可设计出高性能、超小体积的载波通讯模块。
可设计出高性能、超小体积的载波通讯模块。
芯片工作温度-40℃到85℃，工作电压3.3V 到5.5V。
芯片串口格式为：波特率1200、2400、4800、9600bit/s 可选,1 个起始位，8 个数据位，1 个停止位，偶校验、无校验可选。
FSK 调制信号为110KHz 方波，带宽20KHz，可在正常发送模式和过零发送模式之间自由切换。
正常发送模式下载波有效数据速率为800Byte/s,过零发送模式下载波有效数据速率为100Byte/s。
框图：引脚及描述：芯片电路：2．电源电路主要采用整流桥、MC7805和MC7812稳压电源1脚输入，2脚公共端，3脚输出端3 发送功放电路功率放大电路采用一颗P+N 沟道的复合Mos 管US6M2TR 作为放大驱动芯片，芯片将5V 的方波FSK_OUT 信号提升到VPLC 电压的方波信号，然后经过L1 和C2 组成的滤波器将方波转换成正弦波信号。
R4、R5 为Mos 管过流保护电阻，在变压器供电，发送功率不大的情况下可省略。
TS1 是P 沟道Mos 管反向保护二极管，应选用低导通电压的肖特基二极管。
4 接收滤波电路接收滤波电路前端采用RLC 带通滤波器设计，后经2 级三极管放大，再进过一个三极管整形，将正弦小信号放大整形成方波信号给载波芯片解析。
5 过零检测电路过零检测电路，将220V 交流信号进行全波整流后驱动光耦产生过零信号，芯片过零检测为下降沿有效。
6 载波信号耦合载波信号耦合变压器采用1mH：1mH 的耦合线圈，安规电容C10 的容量应>0.1uF,耐压不小于275V。
第五章、程序设计//发送程序//#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuint temp;void keyscan();void send(uint k);void delay(uint x){uint i,j;for(i=x;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}void init(){TMOD=0X20;//定时器1 波特率9600// TH1=0XFD;TL0=0XFD;TR1=1;REN=1;SM0=0;SM1=1;EA=1;ES=1;}void send(uint k){SBUF=k;while(!TI);TI=0;}void main(){init();while(1){keyscan();}}void keyscan(){temp=P2;if(temp!=0xff){delay(10);if(temp!=0xff){temp=P2;switch(temp){case 0xfe:send(temp);break;case 0xfd:send(temp);break;case 0xfb:send(temp);break;case 0xf7:send(temp);break;case 0xef:send(temp);break;case 0xdf:send(temp);break;case 0xbf:send(temp);break;case 0x7f:send(temp);break;while(temp!=0xff);}}}}void ser() interrupt 4{uchar a;RI=0;a=SBUF;P0=a;}第六章、问题分析模块上电（复位）时S1、S2 会同时闪烁，如不闪烁应确认Vplc 电源是否正确接入，电压是否符合要求（6.5-20V 直流电），复位端RST 是否为高电平。
模块串口速率和发送模式都是可以通过外接端口设置的，在测试前因确认串口的通讯格式和模块的发送模式，正确选择串口格式和模块的发送模式。
模块的设置端在线路板上有高、低电平短接点，可直接在线路板上短接设置，或者连接CPU 进行设置，串口格式只在上电（复位）时设置有效，模块的发送模式在工作中可以任意切换。
模块默认串口9600、偶校验、8 数据位、1 停止为，正常发送模式。
模块正常工作后。
如果发送数据时S1 不闪烁，需检查RXD、TXD 和用户的收发端是否接反；如果模块工作在过零模式下，还应确认交流220V 信号是否正确接入。
如果模块接收不到数据，可以直接将两只通讯模块L 和N 对接，不接入220V 网络，发送选择正常模式测试模块的收发，确认模块的收发功能是否正常。
收发正常后再接入220V 线路测试。
第七章、小结在电力载波模块这方面还不是特别理想，仍然还是有时候会有点小问题，但是基本上已经实现了要求的功能。
在双机通信这方面，本报告设计较为成功，完全实现了双机通信所要求的全部功能，两片单片机之间能够完全按照人的意志进行通信，并且很完美，没有错误，所要求的功能全部实现了。
总之通过这次电力载波模块通信设计，在长时间的翻书和查阅资料之中，加深了单片机C语言程序设计的理解，特别是在单片机串行通信方面，更是受益颇深。
在实现双机通信之后，继续实现电力载波通信一直是一个大问题，在买到模块之后查阅各种资料，尝试各种方案都未能成功，最后网上通过询问最终解决问题，尽管走了不少弯路，但是我们最后还是成功了，心里还是蛮高兴的。
总之听过这次电力载波设计，在这次的学习之中学到了不少更是体验到学习单片机的乐趣，锻炼了团队合作能力和个人的思考问题的方式和方法。
第八章、附录1元器件清单2 电力载波原理图3 电力载波PCB图参考文献:[1] 张志科.电源技术的发展与现状[J].忻州师范学院学报,2004, 20(2):82-84.[2] 刘锐.交流宽带净化电源电路及其它[J].电声技术,2003(2):74-75.[3] 魏永静.电力线扩频载波技术在抄表中的应用[J].自动化与仪器仪表,2005(6):50-51.[4] 程菊花.基于单片机的电力线载波通信系统[J].浙江树人大学学报,2005,5(4):98.[5] 易斌.电器噪声对低压电力线通信的干扰及其抑制[J].电力系统通信,2005,26(153):15-16.[5] 李正军.计算机测控系统设计与应用[M].北京:机械工业出版社,2004.[6] 龙彪.中断方式数据采集系统的设计与实现[J].建筑电气,2005,24(4):34-36.[7] 基于单片机和电力载波的学生宿舍用电管理系统_李爱秋[8] 基于电力载波的太阳能路灯控制系统的研究_程磊[9] 基于LM1893的电力线载波电路设计_陈伟[10] 低压配电网电力线载波通信动态组网方法研究_戚佳金20。
