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基于电力载波芯片的家电控制系统设计

作者:时间:2010-11-15来源:网络收藏

ST7538通过串行接口与主控制器交换数据。在使用RxD、TxD、CLR/T交换数据时,数据传输由REG_DATA和RxDx线来管理。有4种工作模式:数据发送、数据接收、读控制寄存器、写控制寄存器,如表1所列。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/173140.htm

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线路访问有异步和同步两种通信方式,可以通过内部寄存器来选择。当ST7538在数据接收模式时,内部锁相回路恢复参考时钟,并且在CLR/T上升沿时RxD上的数据有效。
当ST7538在数据发送模式时,参考时钟由内部产生,并且TxD上的数据在CLR/T的上升沿被读取。如果RxTx线被设置为1且REG_DATA=O,则ST7538进入闲置状态,并且CLR/T被迫使为低电平。经过一段时间,调制解调器开始在RxD上提供接收到的数据。如果RxTx线被设置为0且REG_DATA=0,则SF7538进入一个闲置状态并且发送电路打开,经过一段时间,解调器开始发送数据到TxD端口。
读写控制寄存器时,操作ST7538控制寄存器总是使用同步方式,且使用和主接口相同的接口线(RxD、TxD和CLR/T)以及REG_DATA。当REG_DATA=0并且RxTx=O时,TxD线的数据首先写入控制寄存器的最高有效位(MSB),在CLR/T的上升沿采样TxD状态。控制寄存器的内容在寄存器存取结束(REG_DATA下降沿)时更新,如果超过24位传输,则只有最后的24位有效。当REG_DATA=1并且RxTx=1时,控制寄存器的内容传送到RxD口,CLR/T上升沿时稳定,并且首先传输最高有效位(MSB)。
当RxTx=1、REG_DATA=0时,接收电路部分处于工作状态。输入信号从RAI引脚取得,以SGND为参考地,并经过带通前置滤波(±10 kHz),可通过设置控制寄存器23位取消前置滤波器。输入阶段在宽动态范围内,在噪音环境下接收到很弱的信号。所应用的波形幅度由自动增益控制机构(AGC)自动调整,再经过一个窄带带通滤波器,之后信号被一个混频器通过FSK调节器产生的正弦波修整,在送入FSK解调器之前通过中频带低通滤波器进一步改善信号,最后FSK解调器将信号传至RX逻辑进行最后的数字滤波。当RAI引脚没有检测到标志或空频率时,数字滤波能消除带尖峰的远大于零的噪音信号。在接收模式下,标志和空频率必须拉开至少“波特率/2”,以便正确解调。当ST7538处在数据接收模式时,发送器电路(包括功率接口)都被关断,这样可以使器件达到很低的电流消耗(典型为5 mA)。

2 服务器的搭建
采用家用电脑,在电脑上安装Microsoft IIS服务器,并制作成网站形式,用户可以远程访问属于自己的页面。其中,页面上显示出当前的状态,并可以通过按钮来发送控制命令,进而控制的状态,比如灯的亮和灭。网页采用Visual Studio 2008开发软件,用C#语言编写。上位机软件和下位机主控制器采用串口进行通信,而主节点控制器和从节点控制器通过ST7538在220 V线上进行通信。

3 线接口电路
线接口电路的功能是将调制解调与电力线相耦合。它的性能决定了通信效果的好坏,是实现通信的关键,主要包括发送滤波电路、接收滤波电路和耦合保护电路。发送滤波电路对ATOP1、ATOP2输出的信号进行滤波,滤除掺杂在信号中的谐波噪声和伪信号,从而将处理后的信号以较高的效率和一定的功率耦合到电力线上。在图2中,由C4、L1和C3、C5、R1、L3构成一个四阶带通滤波器,所用的信道频率为132.5 kHz;接收滤波电路用以滤除指定频率以外的无用信号和噪声,将有用的信号输入给ST7538,采用并联谐振电路,由R2、L2、C2、C1构成二阶无源带通滤波器,中心频率为132.5 kHz(由L2、C2的值决定);耦合保护电路用来隔离交流220 V强电信号,其中D1、D2、D3用于防止电力线上的浪涌或冲击等高能量信号对后级电路的损坏。ST7538的Vsense、CL脚用于引入对输出电压、电流进行自动增益控制的反馈信号。

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从图2中可以看出,ST7538的外围器件相对较少。ST7538是采用FSK调制技术的高集成度电力载波,内部集成了发送和接收数据的所有功能,包括功率放大、电压/电流自动控制,因此大大简化了应用电路。ST7538还提供了看门狗、时钟输出、复位、5 V/3.3 V电源输出等,可以方便地与单片机相连接。

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