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电力线载波家电网络控制系统的设计与实现
更新时间:2014-06-12 发布:www.1024sj.com

摘 要:介绍了哄骗电力线MODEM,采用电力线载波形式,对家电网络进行的远程集中控制,可实现对肆意家用电器的选控及对家电网络的群控。要害词:电力线载波远控AT89C521 引 言 家电网络控制是多个家用电器连网远程控制,实现家务劳动和家庭治理的高度自动化,是家电自动化系统的成长标的目的。 家用电器若何组网进行数据通讯,是家电网络控制的一个重要问题。假设哄骗传统的展设专门电缆线的方式,则这些电缆线的安装和维护费用较高,而且不能利便地分支或连线。在所有的通讯方式中,电力线载波通道是直接、经济的通讯前言,但电力线存在各类电磁干扰,必需接纳有用手段加以破除后才能哄骗。本文介绍哄骗电力线MODEM芯片LM1893,采用电力线载波形式,设计出靠得住的家电网络控制系统,对位于统一配电变压器范围内的多路家用电器进行远程开关控制。2 系统组成及工作原理 系统组成及原理框图如图1所示。系统由一个主控单元、220V的电力线传输通道和若干并接在电力线上的受控单元组成。图1 系统组成及原理框图主控单元主要由控制电路及调制器等组成。控制界面是4×4的键盘,键盘上的数字键是0~9号受控电器的地址,键盘上的功能键(ON、OFF、ALLOFF、RST)是对受控电器实现开/关、全开/全关和复位的状态控制功能。控制电路对按键进行编码,输出编码旌旗灯号经由过程调制器酿成高频旌旗灯号,调制载波频率凭据电力线的频率特征一般选择在(40~600)kHz范围之内,本系统中调制频率选择为160kHz,方式为频率调制。受调后的高频旌旗灯号经放年夜、滤波后,由耦合电容送进电力线传送。 受控单元主要由选频放年夜、解调、地址判别及执行电路和受控的家用电器组成。由电力线传送来的调频旌旗灯号经耦合电容,首进步前辈进选频放年夜级,放年夜后的调频旌旗灯号经解调后,再进行译码和地址判别。如编码旌旗灯号不是发给当地址单元的,则执行电路不执行任何饬令。当编码旌旗灯号中地址与本受控单元地址不异时,则执行电路将执行编码旌旗灯号中的状态控制功能,继电器作吸合或释放动作,实现对方针电器负载的开/关控制。3 电力线MODEM芯片LM1893及运用电路简介 LM1893为美国国家半导体公司生产的专用于电力线上传输数据的MODEM芯片,可进行半双工的数据通讯。发送数据时,基带数据对载波进行FSK调制,已调载波再经过片内功率驱动器加到电力线中;接收时由于采用基于锁相环的解调器和针对脉冲噪声干扰设计的脉冲噪声滤波器,使接收旌旗灯号的动态范围很宽,活络度极高。 LM1893典型运用电路如图2所示。第5脚TX/RX是收发状态控制脚:接高电平为发射状态,接低电平为接收状态。发射时,待发数据由第17脚输进,控制LM1893内部的流控振荡器发生中心频率约为160kHz的FSK旌旗灯号,经放年夜后从第10脚输出,耦合至电力线上。接收时,电力线传来的FSK旌旗灯号经高压耦合电容和变压器组成的高通滤波环路以后,再经LC并联谐振回路选频,,由LM1893的第10脚输进,经内部锁相、滤波,转换成“1”、“0”数据,由第12脚输出。第12脚设计成集电极开路,可直接与TTL、CMOS电路接口。经由过程调理5K可调电阻,LM1893的中心频率可在50~300kHz范围内选择。图2 LM1893的典型运用电路4 主控单元电路设计4.1 控制电路设计4.1.1 硬件设计 用户经由过程按键控制电器开关动作。例如,顺序按下“ON”、“7”两键,实现第7号电器开的动作。按下“ALLON”功能键,实现0~9号电器全开。四位LED显示响应功能和数字信息。控制电路硬件结构如图3所示。该电路功能主要由专用键盘及显示接口电路8279完成。8279的片选CS由89C52的P2.7控制,使8279的地址高位为零。74IJS373对地址低位锁存,作为8279的AO旌旗灯号。8279设置为编码扫描方式.74LS138对扫描旌旗灯号译码,由两个74IJS245划分为数码管的段驱动和位驱动。按键旌旗灯号IRQ经反相整形后作为89C52的外中端INTO输人。4.1.2 软件设计 软件设计结构如图4所示。当有键盘按下时,发生中断INT0,在中断服务法式中读进键值,将键值转化为键盘编号,存进89C52的内部RAM中,并在RAM的特定单元中设置特定的数字,作为数据来历存于8279的标志位。主法式一旦查询到有按键标志位,进行键盘信息处置,先凭据功能键的分歧,转进响应的法式分支,并发送响应的控制代码。4.2 电力线载波调制电路 电力线载波调制电路如图5所示。将LM1893的典型运用电路中LM1893的5脚接高电平,置为发射旌旗灯号状态。外接编码芯片PT2262即可。PT2262编码器的D0~D3端输进主控单元的89C52发生的4位控制代码,TE端是发送控制端,低电平有用。PT2262对控制代码进行编码,从DO端串行输出代表D0~D3输进状态的数据流,与LM1893的17脚相连,将从89C52送出的控制旌旗灯号经LM1893调制处置后发出载波旌旗灯号,再经中频变压器及耦合电容送到电力线发送。另外,PT2262的A0~A5是地址码输进,可编成“1”、“0”、“开路”三种状态,用于对接收端多个电器的识别。只有当接收真个解码器编制地址与发送真个编码器PT2262的A0~A5编址完全不异时,信息才被接收。5 受控单元电路设计 受控单元的作用是将电力线上的高频旌旗灯号经耦合、选频放年夜后再进行解调,地址译码后对受控电器进行状态控制。5.1 电力线载波解调电路 将LM1893的典型运用电路中LM1893的5脚接地,置为接收旌旗灯号状态,外接解码芯片PT2272即可,电力线载波解调电路如图6所示。由电力线传送来的调频旌旗灯号经选频放年夜,由LM1893解调,解调后的旌旗灯号由LM1893的12脚输出到解码器PT2272。若经编制PT2272的A0~A5地址输进状态与发射端PT2262所设地址状态完全不异,收发地址匹配,这样解调后旌旗灯号才能经PT2272准确解码,VT变高,指示传输有用。PT2272输出与发射端不异的四位控制代码D0~D3到地址判别及执行电路,往控制电器的开关状态。5.2 地址判别及执行电路 地址判别及执行电路如图7所示。地址译码采用高速TTL4~16线译码器74HC154,它的输进A~D端与解码器PT2272的输出的控制代码D0~D3相连。D触发器74HC74A的CP端与代表电器地址码的译码器的10个输出端(“0”~“9”)相连。当按下0~9的键盘键时,译码器的输出低电平有用,若键盘键进的受控电器的地址码与本受控单元拨码开关SW-10预先设置地址不异(拨码开关设置受控电器的地址编号),D触发器的D端所接高电平就会泛起在Q端,这时候Q呈低电平,使译码器输出端Y10和Y11的ON(开)和OFF(关)饬令能够经由过程两个或门电路使继电器动作,控制电器的开关。若键盘上键进的地址码与拨码开关设置的地址不符,则D触发器的CP无效,这时候Q仍连结高电位,两或门制止,ON/OFF饬令无效。当ALLON(Y12端输出)饬令或ALLOFF(Y13端输出)饬令有用时,非论或门是否打开,都可经由过程与门使R-S触发器Q端置1或置0,使继电器吸合或释放,实现全开或全关的群控功能。6竣事语本文介绍的是以电力线为通讯介质的家电网络控制系统。主控单元是体积小、功耗低、携带利便的家电集中控制器,实现对多个家用电器(电饭煲、电灯等)的远程的开关控制。受控单元是与家电集中控制器配套的多个接收插座,经由过程对插座上的拨码开关设置所毗连的电器的地址编号,从而形成家电连网远程控制系统。系统安装使用利便,性能稳定、靠得住,但使用范围仅限于统一配电变压器内,而且同相传输的效果好,异相传输需在相线并接600V,1μF的耐压电容以提供旌旗灯号通路。该系统的主要错误谬误是通讯传输距离有限,今朝好只有500m。如需到达实用,还有特进一点提高通讯传输距离。  参考文献1张友德等。单片微型机原理、运用与实践。上海:复旦年夜学出书社。19922王福瑞等。单片微机测控系统设计年夜全。北京:北京航空航天年夜学出书社。19983张元正。电力线高频通讯。北京:水利电力出书社,19834NationalSemiconductorCorporation.LinearDataBook.1992

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