低压电力线载波通信系统设计毕业论文.doc

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1、低压电力线载波通信系统设计毕业论文目录摘要IAbstractII1绪论31.1研究目的和意义31.2国内外研究现状与发展趋势31.3本文的主要工作42低压电力线载波通信系统特性分析52.1噪声干扰52.2阻抗变化大52.3衰减大，且时变性强63低压电力线载波通信原理83.1电力线载波通信调制技术概述83.1.1窄带通信技术93.1.2扩频通信技术93.1.3OFDM技术93.2通信方式比较93.3调制方式选择113.4载波模块选择113.5窄带调制原理123.5.1FSK原理123.5.2PSK原理134硬件设计154.1

2、系统组成154.2电力线载波模块154.2.1过零检测电路174.2.2调制输出电路174.2.3检波输入电路184.3接口转换电路185软件设计225.1通信流程225.2数据发送流程235.3通信界面256系统调试276.1硬件调试276.1.1供电电源测试276.1.2接口转换电路测试276.2通信过程调试276.3遇到的困难286.4系统的不足和改进287结论30谢辞31参考文献32附录1331绪论1.1研究目的和意义电力网是一个近乎天然、入户率绝对第一的物理网络，而现有的功能仅仅是传输电能。如何利用网络资源潜力，

3、在不影响传输电能的基础上，实现窄带或宽带通信，使之成为继电信、电话、无线通信、卫星通信之后的又一通信网，是多年来国内外科技人员技术攻关的又一目标。电力线载波（PowerLineCarrier,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。由于在低压电力线上实现通信有许多技术难点：如网络不规范、节点多、隔离多、随机干扰等。也可以说民用电力线路阻抗对通信而言是一个不确定、无规

4、则、随机干扰的非标准通信网。在技术上带来很大难度，成为通信领域上的一大挑战课题。在实现低压配电网中可靠传输的基础上，将这种数据传输方式与其它通信方式结合起，从而实现充分利用已有的低压电力线网络。电力线载波技术是一种适于在配电网中实现可靠数据传输的电力线通信技术，通过使用电力线载波，包括常规载波以及扩频技术预计可实现低成本、高可靠性、相对速率较高的数据传输，它不仅可以应用于智能抄表，还可以非常简单地嵌入于智能家电，路灯监控等用量非常大的设备中，其具有很高的研究价值。1.2国内外研究现状与发展趋势20世纪20年代，国外一些著名

5、的公司和研究机构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JackKilby和Fairchild半导体公司的RobertNoyce最早发明了电力线载波通信集成电路。1993年，英国SWEB公司成功地在一地区性有限遥测系统RMS中采用中、低压配电网进行两路数字载波通信，将已有的水、电表计与电能表计连接起来，能提供包括水、天然气、电能的自

6、动抄表等功能。1999年ABB公司成功开发出基于跳频方式的低压电力载波通信系统DartNet，信号传输速率为1.2kbps。2000年1月和4月Intellon公司采用OFDM技术（正交频分复用技术）进行的组网试验，可实现速率为14Mbps的数据传输。我国研究低压电力线载波技术起步较晚，但发展速度较快。中国电科院1997年开始研究低压电力线载波技术，2000年开始引进国外的PLC芯片，研制了2Mbps样机。2001年下半年进行了小规模现场试验，取得了较好实验效果。2003年成功研制了EPLC-45M和EPL-14系统。另外

7、，一些高等院校的电力系、通信系也对PLC进行理论研究。近几年，国内涌现出许多从事电力线载波通信技术研发的企业，如青岛东软、福星晓晨、杭州新实等公司。他们研发的芯片在自动抄表、报警和安全监控系统、家居自动化系统等方面有广泛的应用。1.3本文的主要工作目前国内许多公司已开发出较多相对成熟的低压电力线载波通信模块或芯片，这些模块主要采用串口连接上位PC，实际应用中不够方便。本文主要完成了以下几方面的工作：1.概述低压电力线载波的基本特性和基本原理。简述在电力线载波领域几种不同的调制方式。2.低压电力线载波模块的设计原理及其硬件电

8、路的分析与实现。3.低压电力线载波通信的程序编写。4.低压电力线载波模块通信的调试与分析。2低压电力线载波通信系统特性分析在低压电力线载波通信系统中，线路的通道特性直接影响到信号的传输质量，例如，阻抗特性影响设备电平的匹配，噪声的频率特性影响通信频率的选择，衰减特性决定功放的功率。所以无论以何种方式进行