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消費(fèi)總線電力線接口電路的設(shè)計
摘要:在介紹消費(fèi)總線物理層技術(shù)參數(shù)的基礎(chǔ)上,給出了P89C51RD2單片機(jī)與P300/P111構(gòu)成的電力線掃頻載波通訊模塊的設(shè)計方案,重點(diǎn)論述了通訊模塊電力線接口電路設(shè)計中所涉及的濾波電路、放大電路、耦合電路及其保護(hù)措施。關(guān)鍵詞:電力線載波 消費(fèi)總線
智能家庭要求家用電器經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(總線)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、互操,總線協(xié)議是其精髓所在。目前,國際上占主導(dǎo)地位的家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)有:美國的X10[1]、消費(fèi)總線(CEBus)[2]、日本的家庭總線(HOME BUS)[3]、歐洲的安裝總線(EIB)[4]。
消費(fèi)總線使用五種類型的介質(zhì)(電力線、無線、紅外、雙絞線和同軸電纜),其中以電力線的應(yīng)用最為廣泛。消費(fèi)總線得到IBM、Hownywell、Microsoft、Intellon、Lucent、Philips、Siements等大公司的支持,1992年成為美國電力工業(yè)協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)(EIA600、EIA721)。1997年,EIA600成為美國ANSI標(biāo)準(zhǔn);2000年6月,微軟和CEBus委員會共同宣布支持CEBus的簡單控制協(xié)議SCP。SCP是未來微中UPNP協(xié)議的子集。
1 CEBus電力線物理層
鑒于家庭中電力線載波通訊的特殊性,CEBus采用價格低廉、簡單易行的線性調(diào)頻(chirp)擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)。摒棄了傳統(tǒng)電力線載波通常應(yīng)用的直接序列擴(kuò)頻、調(diào)頻擴(kuò)頻、跳時擴(kuò)頻等設(shè)備復(fù)雜、價格昂貴的擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)。
圖2 通用通訊模塊的原理圖
消費(fèi)總線的物理層有四種碼,分別是:“0”、“1”、“EOF”和“EOP”。均為掃頻信號,正弦信號載波,從203kHz經(jīng)過19個周期線性地變?yōu)?00kHz,再經(jīng)過1個周期變?yōu)?00kHz,然后在5個周期中變?yōu)?03kHz,整個過程用時100μs,也就是1個UST(Unit symble time,在消費(fèi)總線中用多少個UST來度量時間)。其波形如圖1所示。
chirps掃頻載波需經(jīng)過放大耦合到電力線上,放大后的幅度應(yīng)適中。幅度太低,給接收電路帶來困難;幅度太大,又會對電力線上的設(shè)備產(chǎn)生干擾。CEBus的規(guī)定如表1[5]所示。
表1 不同條件下的載波幅度值
設(shè)備工作電壓最小幅值最大幅值負(fù)載范圍~120V2.5Vpp7Vpp10Ω~2kΩ~240V5Vpp14Vpp39Ω~8.2kΩ表2 不同條件下的設(shè)備輸入阻抗值
設(shè)備工作電壓設(shè)備輸入阻抗(在頻率20kHz~50000kHz)載波幅值[1] [2] [3]
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