基于电力线的通信系统的设计与实现 - search readpudncom

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1、基于电力线的通信系统的设计与实现摘要：本文利用核心芯片TDA5051A，采用ASK（幅度键控）调制技术，建立电力线通信系统，实现数字信号在电力线上进行传输。关键词:电力线通信TDA5051A调制解调器一、电力线通信系统设计1、电力线通信概述电力线通信，简称PLC（powerlinescommunication），它是利用电力线传输高频数据和话音信号的一种通信方式，主要核心部件是调制解调器。在电力线上使用电力线载波技术进行数据传输时会遇到巨大的挑战。电力线具有高噪声、高衰减、信号畸变大的特点，而且在不同的建筑内，不同的应用场合，不同的地区，

2、不同国家，电力线通信的性能差别很大。即使在同一地点，每一天中在不同的时段，通信效果也不一样！因此要可靠地实现电力线载波通信，必需采用高级的调制解调器技术。2、电力线通信优点首先是其无可比拟的网络覆盖优势,居民家里可以没有五类线,可以没有双绞线,也可以没有DDN,但谁都离不开电力线。其次是它可充分利用现有的低压配电网络基础设施,不再需要任何新的线路铺设。最后是高速访问可以为用户提供高速因特网访问服务、话音服务,从而为用户上网和打电话增加了新的选择,有利于其它电信服务商改善服务、降低价格。3、方案的讨论及特点a)找资料，理解电力线通信的基本构

3、造，利用电力线传输数字信号的原理与调制方法。b)选择电路方案：经过讨论与对比，我们选择了芯片TDA5051A，TDA5051A是一个电源专用调制解调器芯片，主要用在ASK调制方式、波特率为600或1200的家庭电力载波网络中，采用5V单电源供电。该芯片采用互补金属氧化物半导体（CMOS）结构，具有低功耗、高可靠性以及温度稳定等特性。可直接与微处理器的TTL/CMOS电平引脚相接，芯片内置时钟电路，时钟电路的输出引脚可为微处理器提供计时功能。TDA5051A有发送和接收两种工作模式，另外为了方便系统调试还专门设计了测试功能。二、电力线通信系

4、统原理及电路图1．电源部分利用电力线上的220V、50HZ的交流电压，经过变压器转为交流6V，通过桥堆整流，变为直流电压。7805输出稳定的直流5V电压，提供芯片及放大电路的工作电压。图中压敏电阻，保险丝起保护作用，电路图如下图所示：2．耦合部分电力线上的交流电压值为220V,频率为50HZ耦合电路必须把要已调制的信号耦合到更高的频率上，与电力线上的信号相区分，达到互不干扰的效果。其次，耦合电路必须能够选择出在电力线上传输的有用的信号，阻止无用的信号对调制解调电路的影响。电路如下图所示：耦合电路主要选用了芯片76250，它的主要功能是：把

5、已调制的ASK信号耦合到电力线上，隔绝电压高达6KV,线圈比为1：1。3．芯片部分芯片的内部结构如下图所示，由图中可以看出，其内部电路由ROM存储器、D/A转换器、A/D转换器、逻辑控制器（CONTROLLOGIC）、振荡器(SOCILLATOR)、数字解调器(DIGITALDEMODULATOR)、数字带通滤波器(DIGITALBAND-PASSFILTER)、电源(POWERDRIVEWITHPROTECTION)及计数器(U/DCOUNT)等部分组成。TDA5051A有发送和接收两种工作模式，另外为了方便系统调试还专门设计了测试功能

6、。在发送模式下，数字信号通过DATAIN引脚输入到芯片内部，考虑到外部环境的变化，为获得更好的稳定性，芯片的载波频率可由微处理器控制，也可由芯片本身的振荡器产生。由DATAIN引脚输入的信号经过模拟调制后，再由特定电路进行整形，这样可以很好的抑制干扰，提高抗干扰能力。最后再将信号由模拟信号发送端TXout(10脚)直接送出。在接收模式下，模拟信号接收端RXIN（14脚）接收到模拟信号以后，由D/A转换器换为数字信号，再经数字带通滤器滤波和数字解调器解调后，先由数字信号输出端DATAIN（2脚）输出。模拟信号接收端RXIN（14脚）内设置了

7、一个（-6～+30dB）自动增益放大器，使接收到的模拟信号始终处在数字解调器的灵敏区，以提高抗干扰能力，降低误码率。整个调制解调器的电路图如下图所示：两块相同的调制解调器则可构成一个发送与接收的简单电力线通信系统。三、测量结果及误差分析1．测量载波接上自身电源，DATAIN接低电平，测量TXOUT，波形如图所示：f=125kHzVP-P=2V分析：根据芯片本身载波频率与晶振频率的关系：载波频率＝晶振频率/64，可得理论值的载波频率为：8M/64=125KHZ。理论值与测量值相一致。2．测量时钟接上自身电源，测量CLKOUT,波形如图所示：

8、f=4MVp-p=5.2V的方波信号分析：根据芯片本身时钟频率与晶振频率的关系：时钟频率＝晶振频率/2，可得理论值的载波频率为：8M/2=4M.理论值与测量值相一致。3.调制效果单个板测量，D