论文部分内容阅读
摘 要：在这个科技日新月异的进步的时代，信息技术已经是一个不能不提的话题了。文章基于这个热门话题，设计了一个基于电力线上的信息传输系统，重点更放在了信息收集的集中器部分。文章介绍了如何设计简单、实用、节约成本的信息传输系统。
关键词：低压输电线；信息集中器；BPSK
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）12-0097-02
信息传输是从一端将命令或状态信息经信道传送到另一端，并被对方所接收。包括传送和接收。传输介质分有线和无线两种，有线为电话线或专用电缆；无线是利用电台、微波及卫星技术等。信息传输过程中信息本身不能改变，并且传送方面和接收方面对信息有共同的解释。我们这里主要分析的是电力系统通信，电力线通信（PLC）技术是采用电力线传送数据和话音信号的一种通信方式。该技术是将载有信息的高频信号加载到电力线上，利用电力线进行数据传输，通过专用的电力线调制、解调器将高频信号从电力线上分离出来，传送到终端设备。
电力系统通信的特点：
①实现成本低；②数据传输速率高；③永远在线。
1 功能设备简介
1.1 PL2101芯片
PL2101是专为电力线通讯网络设计的半双工异步调制解调器。他仅由单一的+5 V电源供电，以及一个外部的接口电路与电力线耦合。
PL2101除具备基本的通讯控制功能外，还内置了5种常用的功能电路：实时时钟电路，32 BSRAM，电压监测，看门狗定时器及复位电路，他们通过标准的I2C接口与外部的微处理器相联，其中实时时钟与32 BSRAM在主电源掉电的情况下可由3 V备用电池供电继续保持工作。PL2101无需外部模拟混频器（MC3361）。
1.2 AT98C52芯片
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
2 系统设计
总体设计如图1所示。
数据终端机部分和集中器部分有一定的类似，所以我们主要介绍数据集中器的这一部分：
系统的集中器部分系统框图如图2所示。
集中器各个模块的简介如下：
①数据处理及系统控制器模块：数据处理：数据处理是指对数据的采集、存储、检索、加工、变换和传输。数据是对事实、概念或指令的一种表达形式，可由人工或自动化装置进行处理。
②BPSK调制/解调模块：BPSK全称Binary Phase Shift Keying。是用二进制数据调制模拟载波的方式之一。经过调制后的信号（已调信号）更适合在电力线信道中传输。
③功率放大器模块概述：由于BPSK已调信号的带载能力通常较弱，因此BPSK信号在输往电力线前应加功放（小功率）以增强BPSK带载能力。
④耦合电路模块的功能：经过功放以后BPSK信号是低压、高频信号，而电力网是一个低频、高压的网，因此经过功放以后的BPSK的信号不能直接与电力线网直接相连，而须增加耦合电路解决上述问题。
⑤从输电线上接收到的信号具有多种信号成分，对数据通信而言，可谓“噪声”调谐放大器就是能从这种“噪声”中择出我们所需的BPSK信号并加以放大的功能部件。
⑥本振/变频/滤波模块的功能：从输电线上择选出来的BPSK信号，其载波频率为120 kHz，不易直接进行处理。因此增加了变频/滤波模块，使载波频率变换到了较低的30 kHz，这样以利于后续的信号处理。
⑦扩频及解扩频模块的功能：所谓扩频通信，是扩展频谱通信的简称。
⑧串行接口：串行接口简称串口，也称串行通信接口（通常指COM接口），是本机与其他带有串口设备的通信接口。
3 软件调试
本次设计中选用的软件是Icexplorer集成3调试软件。连接的仿真器是WAVE6000仿真器，在PC机上的Icexplorer软件的环境下编写程序。程序经汇编后，产生可执行代码，并通过仿真器调试目标系统，如图3所示。
4 结 语
本系统以51系列单片机为核心，实现低压输电线上的数据传输的。其有制作成本比较实惠、稳定性较好、实用性强、硬件体积不大等特点，更可以设计软件系统来控制和模拟有很大的现实意义。
参考文献：
[1] 徐维祥，刘旭敏.单片微型计算机原理及应用[M].大连：大连理工大学出版社，1996.
[2] 郑学监，周斌.微型计算机原理及应用（第三版）[M].北京：清华大学出版社，2001.
[3] 李荣正，陈学军.PIC单片机实验教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
[4] 韩建国，廖俊必.Foundation and Application of Microcontroller（单片机原理及应用）[M].北京：高等教育出版社，2004.
关键词：低压输电线；信息集中器；BPSK
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）12-0097-02
信息传输是从一端将命令或状态信息经信道传送到另一端，并被对方所接收。包括传送和接收。传输介质分有线和无线两种，有线为电话线或专用电缆；无线是利用电台、微波及卫星技术等。信息传输过程中信息本身不能改变，并且传送方面和接收方面对信息有共同的解释。我们这里主要分析的是电力系统通信，电力线通信（PLC）技术是采用电力线传送数据和话音信号的一种通信方式。该技术是将载有信息的高频信号加载到电力线上，利用电力线进行数据传输，通过专用的电力线调制、解调器将高频信号从电力线上分离出来，传送到终端设备。
电力系统通信的特点：
①实现成本低；②数据传输速率高；③永远在线。
1 功能设备简介
1.1 PL2101芯片
PL2101是专为电力线通讯网络设计的半双工异步调制解调器。他仅由单一的+5 V电源供电，以及一个外部的接口电路与电力线耦合。
PL2101除具备基本的通讯控制功能外，还内置了5种常用的功能电路：实时时钟电路，32 BSRAM，电压监测，看门狗定时器及复位电路，他们通过标准的I2C接口与外部的微处理器相联，其中实时时钟与32 BSRAM在主电源掉电的情况下可由3 V备用电池供电继续保持工作。PL2101无需外部模拟混频器（MC3361）。
1.2 AT98C52芯片
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
2 系统设计
总体设计如图1所示。
数据终端机部分和集中器部分有一定的类似，所以我们主要介绍数据集中器的这一部分：
系统的集中器部分系统框图如图2所示。
集中器各个模块的简介如下：
①数据处理及系统控制器模块：数据处理：数据处理是指对数据的采集、存储、检索、加工、变换和传输。数据是对事实、概念或指令的一种表达形式，可由人工或自动化装置进行处理。
②BPSK调制/解调模块：BPSK全称Binary Phase Shift Keying。是用二进制数据调制模拟载波的方式之一。经过调制后的信号（已调信号）更适合在电力线信道中传输。
③功率放大器模块概述：由于BPSK已调信号的带载能力通常较弱，因此BPSK信号在输往电力线前应加功放（小功率）以增强BPSK带载能力。
④耦合电路模块的功能：经过功放以后BPSK信号是低压、高频信号，而电力网是一个低频、高压的网，因此经过功放以后的BPSK的信号不能直接与电力线网直接相连，而须增加耦合电路解决上述问题。
⑤从输电线上接收到的信号具有多种信号成分，对数据通信而言，可谓“噪声”调谐放大器就是能从这种“噪声”中择出我们所需的BPSK信号并加以放大的功能部件。
⑥本振/变频/滤波模块的功能：从输电线上择选出来的BPSK信号，其载波频率为120 kHz，不易直接进行处理。因此增加了变频/滤波模块，使载波频率变换到了较低的30 kHz，这样以利于后续的信号处理。
⑦扩频及解扩频模块的功能：所谓扩频通信，是扩展频谱通信的简称。
⑧串行接口：串行接口简称串口，也称串行通信接口（通常指COM接口），是本机与其他带有串口设备的通信接口。
3 软件调试
本次设计中选用的软件是Icexplorer集成3调试软件。连接的仿真器是WAVE6000仿真器，在PC机上的Icexplorer软件的环境下编写程序。程序经汇编后，产生可执行代码，并通过仿真器调试目标系统，如图3所示。
4 结 语
本系统以51系列单片机为核心，实现低压输电线上的数据传输的。其有制作成本比较实惠、稳定性较好、实用性强、硬件体积不大等特点，更可以设计软件系统来控制和模拟有很大的现实意义。
参考文献：
[1] 徐维祥，刘旭敏.单片微型计算机原理及应用[M].大连：大连理工大学出版社，1996.
[2] 郑学监，周斌.微型计算机原理及应用（第三版）[M].北京：清华大学出版社，2001.
[3] 李荣正，陈学军.PIC单片机实验教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
[4] 韩建国，廖俊必.Foundation and Application of Microcontroller（单片机原理及应用）[M].北京：高等教育出版社，2004.