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消費總線電力線接口電路的設計
摘要:在介紹消費總線物理層技術參數(shù)的基礎上,給出了P89C51RD2單片機與P300/P111構成的電力線掃頻載波通訊模塊的設計方案,重點論述了通訊模塊電力線接口電路設計中所涉及的濾波電路、放大電路、耦合電路及其保護措施。關鍵詞:電力線載波 消費總線
智能家庭要求家用電器經(jīng)網(wǎng)絡(總線)實現(xiàn)互聯(lián)、互操,總線協(xié)議是其精髓所在。目前,國際上占主導地位的家庭網(wǎng)絡標準有:美國的X10[1]、消費總線(CEBus)[2]、日本的家庭總線(HOME BUS)[3]、歐洲的安裝總線(EIB)[4]。
消費總線使用五種類型的介質(電力線、無線、紅外、雙絞線和同軸電纜),其中以電力線的應用最為廣泛。消費總線得到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)會的標準(EIA600、EIA721)。1997年,EIA600成為美國ANSI標準;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、簡單易行的線性調頻(chirp)擴頻調制技術。摒棄了傳統(tǒng)電力線載波通常應用的直接序列擴頻、調頻擴頻、跳時擴頻等設備復雜、價格昂貴的擴頻調制技術。
圖2 通用通訊模塊的原理圖
消費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
設備工作電壓最小幅值最大幅值負載范圍~120V2.5Vpp7Vpp10Ω~2kΩ~240V5Vpp14Vpp39Ω~8.2kΩ表2 不同條件下的設備輸入阻抗值
設備工作電壓設備輸入阻抗(在頻率20kHz~50000kHz)載波幅值[1] [2] [3]
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