低压电力线载波通讯系统设计.docVIP

中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表 学生姓名： 学号： 专业：电气工程及其自动化 毕业设计（论文）题目：低压电力线载波通讯系统设计 2014-09-17 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表 学生姓名： 学号： 专业：电气工程及其自动化 毕业设计（论文）题目：低压电力线载波通讯系统设计 低压电力线载波通讯系统设计 摘 要 本文对低压电力线载波通讯系统的设计进行了研究，电力线载波通信（PLC）不用布线且信号覆盖范围广，在连接方面也比普通通讯方便，具有良好的应用前景。本文首先对低压电力线载波通信的特性进行了概述，通过对低压电力载波通信信道特性的研究，对载波通信的硬件芯片选取做了相关分析，其次在此基础上设计出电力线载波通信系统的硬件电路，然后在对 PL3105 编程资源充分了解后，制定通信协议、根据实际要求设计出总体方案。设计了串口通信程序与载波通信程序。最后对设计的低压电力线载波通信系统进行了总体测试，测试工作包括通信误码率、通信距离以及人为干扰实验的测试，最后对整个系统的性能进行客观的总结。结果此设计系统运行完好，为电力线载波通信相关产品的开发提供了依据和参考。 关键字：低压电力线载波通信；干扰；电路；测试 目 录 一、低压电力线载波通迅系统特性 2 （一）阻抗特性 2 （二）噪声特性 3 （三）衰减特性 4 二、低压电力线载波通讯系统硬件设计 6 （一）载波通信硬件芯片 6 （二）载波通信电路构成 6 （三）载波通信抗干扰设计 12 三、低压电力线载波通讯系统软件设计 14 （一）总体程序设计 14 （二）串口通信程序设计 15 （三）载波通信程序设计 16 四、低压电力线载波通讯系统测试 19 （一）功能性测试 19 （二）误码率测试 20 （三）通信距离测试 20 （四）干扰实验 21 五、结论 22 致谢..........................................................................22 参考文献 24  引言 电力线载波通信（PLC，Power Line Communication）是指利用电力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。我国电网目功能为传输电能，怎样利用电网资源实现窄带或宽带通信,是国内外科技人员在通讯技术方面的一大研究热点。电力线载波通讯就是以电力网作为信道,实现数据传递和信息交换。因为电源线路是每个家庭最为普通也是覆盖最为宽广的一种物理媒介,其覆盖面要超过有线电视网络甚至电话线路,同时由于利用电力线通讯可以在现有的电力线布局基础上进行,能节约大量的安装费用,因而利用电源线路实现数据通信的技术有着可观的经济效益和应用前景。 随着低压电力线载波数据通信技术的日益成熟，其可靠性、通信速率不断提高，利用低压电力线这巨大的资源，进行高速数据通信，将对通信手段的变革产生重要的影响并将给电力行业带来很大的经济效益和社会效益。然而要在干扰严重的低压电力线上实现可靠的数据通信并非易事。低压电力线网络的固有特性阻碍了低压电力线载波通信的发展。本课题的研究，主要是希望找到一种实际可行的适用于在低压电力配电网中进行载波通信的技术，从而实现充分利用已有的低压电力线网络，对我国的低压电力线载波通讯非常有意义的。 低压电力线载波通迅系统特性 电力线网主要是为了提供工频电能而设计的，并非理想的随机参数通信信道，它不同于通用的通信电缆，有其本身的特性。而论文设计的系统使用的控制命令正需要通过载波信号在这样一个受多方面影响制约的信道上进行传输，并且，电力线上带有较高电位，不能直接接触。因此，为了设计在预定环境下能良好工作的通信系统，对于低压电力线载波通道特性，有必要进行具体分析。 电力线载波通信信道特性主要包括信号接入点的输入阻抗特性、信号在传输过程中信道对信号的衰减特性以及各种电气设备所引起的噪声干扰特性这三大方面。阻抗特性和衰减特性制约信号的传输距离，噪声的干扰决定数据传输的质量。论文主要研究的为低压电力线载波通信，以后各章如未加特别说明，电力线均指低压电力线，即通常所说的220V/50Hz。 （一）阻抗特性 低压电力线的输入阻抗是表征低压电力线传输特性的重要参数，直接影响着信号耦合的效率。如果载波耦合电路与线路特性阻抗匹配，就能最有效地传送能量。一般来说，低压电力线上的阻抗类型主要有配电变压器次级内阻，它随信号频率的变化而变化；纯导线网络的特性阻抗，它受导线特性和网络结构影响；在线