基于+BWP11B+电力载波通信模块数据采集系统的设计

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1、第3期机电技术41基于BWP11B电力载波通信模块数据采集系统的设计刘志斌龙剑邓经纬(湖南高速铁路职业技术学院，湖南衡阳421001)摘要：利用电力载波通信的不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递的相关特点，设计了一种基于电力载波通信的多通道数据采集系统。应用STC12C5A60S2单片机自带的A/D对数据进行采集，并交由低压电力载波模块BWP11B通过电力线传输到主控集中器，由主控集中器通过USB口将数据传输到计算机。该系统具有电路结构简单、功耗低、数据传输方便等优点，可用于电压、电流、温度等参量的采集系统中。关键词：数据采集；电力载波；USB中图

2、分类号：TN913.6文献标识码：A文章编号：1672-4801(2013)03-041-04电力载波通信即PLC，是英文PowerlineCo-mmunication的简称。电力载波通信是指利用现有电力线上，将模拟或数字信号通过载波调制方式，进行传输的技术。电力载波是电力系统特有的通信方式。该技术的最大特点是不需要重新架设网[1]络，只要有电线，就能进行数据传递。在生活、生产、以及科学技术研究的各行业图1数据采集系统的组成结构图中，常常需要对各种数据进行采集，如电压、温用了STC12C5A60S2单片机，通过STC12C5A60S2度、压力等信息的采集，而采

3、集到的信号常常又单片机自带的A／D转换器进行模拟通道切换、启必须进行传输，然后送到信号处理或监测的设备动采样、采样数据的保存等，再通过电力载波通上。在传输环节上，利用电力线进行传输是一种信传给主控集中器，或通过USB接口实现与本地新的方式。随着电力载波通信技术的发展，用中、计算机系统的通讯。所以对于数据采集终端或主高压的电力线作为媒介的载波通信技术已经过了控集中器都可以将数据通过USB接口传输给PC长期的研究和使用，而用220/380V的低压电力线机，也可以通过电力载波通信进行数据传输。作为媒介的载波通信传输中的缺点，随着电子通因此，数据采集终端与主控集中器可

4、采用相信技术的发展正逐渐克服或弱化，提高了电力线同的电路，只不过各自电路中的单片机的使用监[2]传输的可靠实用性。本文研究的数据采集系统控程序不同，其电路框图如图2所示。的传输是利用电压为220V或更低的的低压电线作为媒介的。1系统组成本文设计的数据采集系统是利用了多个采集点和一个集中点组成的，其组成的拓扑结构如图1所示。从图中可以看出，完成数据的采集图2数据采集终端或集中器的电路组成框图需要一个或多个数据采集终端，而数据集中需要一个主控集中器。在该系统中，数据采集终2系统硬件设计与实现端将采集来的信息传出来有两条途径，一是通根据终端和主控器的框图，按电路功能

5、分成信电力线传给主控集中器，二是通过USB口传电力载波通信模块与接口电路、单片机与A/D采给本地PC机。集电路、USB接口电路、拔码开关电路等几部分。数据采集终端与主控集中器的控制部件均使系统的硬件电路如图3所示。作者简介：刘志斌(1982－)，男，助教，研究方向：自动控制。龙剑(1969－)，男，讲师，研究方向：电气技术。邓经纬(1967－)，男，副教授，研究方向：高铁车辆控制。42机电技术2013年6月据指示，PWR为电源指示。L、N为电力线接口，可以与220V或110V的AC电力线连接，也可以与直流线路连接。与交流线连接时，可以不区分零线与相线，任意接入

6、都行，不影响正常通讯。2.2多路数据输入与A/D转换设计单片机STC12C5A60S2为宏晶公司生产的单时钟/机器周期的单片机，指令代码完全兼容传统8051，其内部集成了60K的FLASH程序存储器，1280字节的SRAM，2个UART串口，一个图3系统硬件电路图[3]可8通道切换的10位高速ADC。2.1电力载波通信模块与接口电路该单片机所带的A/D转换器的模拟信号通过我国电力线载波频率一般使用的范围为40～P1口(P1.7-P1.0)输入，经内部通道选择开并关送入500kHz，载波频带带宽为4kHz。本系统中的数比较器，然后用逐次渐近的方式进行A/D转换，

7、据采集终端与主控集中器中的电力载波通信模块转换后的结果存在ADC_RES与ADC_RESL两个采用了型号为BWP11B的模块电路，该模块为嵌寄存器中。ADC的转换速度可达到25万次/s。入式电力线调制解调器或电力线MODEM，采用由于单片机内部集成了A/D转换，所以外部16V/5V的双电源供电模式，载波中心频率为200电路可以大大简化，前级只须做好缓冲放大，将kHz，载波传输波特率在100bps-600bps之间有几信号电平控制在0～5V之间即可。个档可设置。传输信息时，提供半双工通信方式，2.3数据采集终端识别方式设计可以在220V的市电上使用，实现局域通信

8、。由于多个数据采集终端挂在同一段电力线