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1、河南科技大学本科毕业设计（论文）毕业设计论文数字信号在电源供电线路上的载波传输电路设计摘要电力线路本身是用来传输电能的，因而在现代社会里它随处可见，是一笔巨大的财富。随着通信技术的不断发展，电力线通信技术日益引起人们的关注。电力线载波通信(PowerLine carrier communition)技术是将电力线作为通信媒介的一种通信方式。该方法可避免新的通信网络建设和投资，因而具有很大的方便性、免维护性和即插即用等特点，因而电力线通信的应用越来越广泛。电力线用于信息传输的不利因素是线路阻抗小、信号衰减大、时变性大和噪声影响大。故在系统开发中软件设计、器件的选择及电力线接口的设计是关键。本文主
2、要介绍一个电力线载波芯片ST7536和一个可下载程序的STC12C5A60S2单片机构成的FSK低压电力线载波通信系统的硬件电路设计方案。本文着重论证了系统及各个单元电路的实现方案，研究了以ST7536单片机为核心的核心系统设计，包括复位、晶振电路、收发电路及接口电路设计。同时系统的介绍了基于STC12C5A60S2单片机的编程线路的设计包括一个MAX232单片机-PC机接口电路、复位、晶振电路及接口电路。同时利用单片机编程软件keil编写简单控制程序，并实现程序的调试简单步骤、结果及误差分析。该通信系统利用现有的低压电力网作为信道，使用基于FSK的窄带电力线载波通信方式,实现数据传递和信息交
3、换。具有不用布线、覆盖范围广、连接方便、抗干扰性和抗衰减性、易于实现等显著优势，可以有效可行的实现电力线通信。关键词：电力线通信，载波通信，FSK调制，STC7536芯片，STC12C5A60S2单片机 DIGITAL SIGNAL IN THE POWER SUPPLY LINE CARRIER TRANSMISSION CIRCUITABSTRACTPower line itself is used to transmit electrical energy, which can be seen evetywhere in the modern society is a great ass
4、et. With the continuous development of communication technology, power line communications technology is of growing concern.Power Line Communication (PowerLine carrier communition) technology makes the power line as a communication medium of communication. This method can avoid the construction of n
5、ew communications networks and investment, and thus it has great convenience, maintenance-free and plug and play features, the PLC has been widely applied.Power Line unfavorable factors for the transmission of information is the line impedance, signal attenuation and noise . Therefore, Software desi
6、gn, device selection and power line interface design is the key in the system development.This paper describes the hardware circuit design of a FSK power line carrier communication system which formed by a power line carrier chip ST7536 microcontroller and a downloadable ST12C5A60S2 SCM.This paper e
7、mphatically demonstrates the system and each unit circuit implementations , it makes the ST7536 MCU as the core of the core system which includes the reset, crystal oscillator circuit, transceiver circuit and interface circuit.It also introduces the system microcontroller which based on STC12C5A60S2
8、 programming circuit design includes a MAX232 SCM-PC computer interface circuit, reset, crystal oscillator circuit and interface circuit. At the same time using a simple microcontroller programming software keil writes the controller program, and debugs simple steps to achieve results and error anal
9、ysis.The communication system uses the existing low-voltage power grid as a channel FSK-based narrowband power line carrier communication method for data transfer and information exchange. With no wiring, covering a wide range of convenient connections, anti-jamming and anti-decay, the obvious advan
10、tage of easy implementation, it can be effective and feasible implementation of PLC.KEYWORDS: PLC, Carrier Communication, FSK Modulation, STC7536 Chip, STC12C5A60S2 SCM目 录前 言1第一章 绪论21.1 课题研究背景及意义21.2 电力线通信的国内外研究应用状况31.2.1 国外发展31.2.2 国内发展31.3 电力线的发展前景展望41.4 本课题的任务5第二章 系统的设计方案72.1 传统的低电压电力线载波通信分析72.2
11、电力线载波通信调制技术概述72.2.1 频移键控方式82.2.2 相移键控方式92.2.3 扩频通信方式102.2.4 正交频分复用122.3 电力线载波122.5 系统总体设计方案的构成162.5.1 串口通信模块设计方案的确定162.5.2 单片机控制模块172.5.3 FSK调制解调器模块192.5.4 电力线耦合模块23第三章 系统设计263.1 系统描述263.2 串口电路设计263.3 单片机电路设计273.4 FSK调制解调器模块电路设计283.5 电力线耦合模块电路设计33第四章 系统软件设计354.1 主程序软件设计354.2 ST7536发送和接收模块软件设计364.3 P
12、C串口接收和发送程序38第五章 程序调试与结果分析395.1 ST12C5A60S2集成开发环境(IAR)与使用详解395.2 程序调试结果分析40结 论41参 考 文 献42致 谢43附 录44I前 言电力线载波通信是电力系统通信专网特有的一种通信方式。它以电力线为信道，以变电站、发电厂为终端，特别适合电力调度通信的需要。而且，电力线载波通信系统具有投资少、施工期短、设备简单、通信安全、实时性好、无中继、距离长等一系列优点，目前我国110KV以上电力线载波通信电路已超过65万话路公里。在以数字微波通信、卫星通信为主干线而覆盖全国的电力通信网络已初步形成、多种通信手段竟相发展的今天，电力线载波
13、通信仍然是地区网、省网乃至全国网的主要通信手段之一，从理论研究，到运行实践，我们都取得了可喜的成效，随着科技的迅速发展，电力线已成为一种新型的宽带接入技术，并且有着良好的发展前景。本文首先介绍电力线的几种常用的调制方式，然后综合考虑后以FSK调制解调为基本原则出发，设计了串口电路、微控制器模块、FSK调制解调模块和电力线耦合模块调试并基本达到设计要求。同时配置了一系列的外围电路来进一步完善系统，可以很好的实现PC-PC之间通过输电线路得数据交换，有广泛的应用前景。第一章 绪论1.1 课题研究背景及意义电力线载波通信是利用电力线这种介质来进行载波传输的一种通信方式。电力线作为一种不用重新布线的基
14、础设施，过去仅仅用于远程抄表、家居自动化，传输速率很低，不适合高速信息传输。随着网络技术和信息技术迅猛发展，国内外开展利用低压电力线传输速率在1Mbps信息的高速电力线载波技术，该技术在现有电力线上实现数据，语音和视频等多业务的承载。高速电力线载波通信技术不断进步，可以传输数据、语音、视频和电力为一线的“四网合一”，是极富诱惑力，也充满了经济气息的一种技术。另外，电力线通信技术组网简单、成本低、可靠性高、易于实现受到越来越多的人的关注。特别是“十一五”规划中把电力线载波通信列入大力研究项目，其中低压电力线载波的发展对策明确把研究电线上网的技术原理和应用技术，探讨电线上网的政策和运营方式，努力为实现全面电线上网打好基础作为发展重点。这些也是我们研究电力线载波通信的一种动力。目前，高速电力线载波通信技术仍然没有得到大规模的使用，这与自身技术不完善有很大的关系。众所周知，目前的电力线主要用来传输电能的。在线路上电压高、电流大、噪声大、负载种类多，要在电力线上传输信号，就是对技术设备抗干扰性和稳定性提出的挑战。电力线中的信道噪声是电力线通信发展的主要问题，如何解决这个问题成为电力线载波通信作为宽带接入问题
