基于公众电话网的远程数据采集系统的设计与实现哈尔滨哈尔滨工程大学,夏为民扩频技术在电力线载波通信中的应用研究南京南京理工大学,佟云峰时钟芯片在单片机系统中的应用昆明冶金高等专科学校学报刘刚，韩恒，郝紫阳在测量仪表中的应用安康学院学报周向红，范伟实时时钟芯片及应用研究企业技术开发宋弘,高树江,刘伟东基于电力线载波模块的智能住宅系统哈尔滨商业大学学报自然科学版张大伟采用芯片的电力线载波信道机的设计沈阳工业学院学报史贤俊,聂子玲基于的电力线扩频载波通信电路的设计国外电子元器件进行充电当主电源失去时，又由电池放电以保持单片机系统的运行。图数据存储器的掉电保护电路在本系统中，采集的用户电表数据都存储在外部扩展的数据存储器中，存储器旦掉电，将失去所有数据，所以必须给数据存储器加掉电保护，防止数据的丢失。正常工作时，由电源供电，此时，电源通过和，对保护用电池进行充电，以保证电池电量的充足。适当选择的大小，可以保证充电电流和充电时间都比较合理。当主电源失去后，电池通过，对存储器供电端口进行供电，供电电流通过之后，会有压降，到达存储器的端口时，电压就会比低，般会在左右，但可以防止存储器中的数据丢失。时钟模块设计思想电力线载波抄表系统是个与时间记录有很大关系的系统，上位机不但要从集中器采集电表数据，还要知道固定时刻电表数据的值，因此实时时钟是必不可少的。将时钟放在集中器上，既可以满足系统对时间信息的基本要求，也不会给系统增加过多的负担。当平时运行抄收命令时，集中器会每抄收块电表就加上当时的时间。将时钟放在集中器上还有利于上位机对时钟进行精确校时。时钟模块的选择本文选用的是半导体公司新推出的实时时钟芯片,可直接取代,该芯片引脚少体小使用方便价格便宜，功能丰富，应用广泛。它在工业控制及智能仪器仪表中有广泛用途,般机内的时钟信号就是由提供的。的特点可作为个人计算机的时钟和日历与和的管脚兼容在没有外部电源的情况下可工作年自带晶体振荡器及锂电池可计算到年前的秒分小时星期年七种日历信息并带闰年补偿用二进制码或码来表示日历和闹钟信息并有字节带掉电保护的。的管脚图如下地址数据，应接口总线类型选择，与连接时接地片选地址选通，与连接时接读写控制，与连接时接数据选通，与连接时接复位，接图的管脚图中断请求输出。时钟模块与单片机的连接时钟芯片在智能电量测量仪的设计中有着广泛的应用，显示积累值及当前时间。芯片在为系统提供时间信息的同时，还保证了积累值及其它重要数据在掉电情况下不致丢失，对时间的读取可以采用查询方式，即查询到位为时读时间，也可以采用中断方式使芯片每秒钟中断次，在中断程序中读时间，为了提高工作效率通常采用中断方式。芯片与单片机的接口电路如图所示,因为与系列单片机连接，所以接地片选接译码器的端端接上拉电阻连到的中断端，即采用中断方式读取时钟参数，当允许向单片机申请中断，端输出为的方波数据模式为码，时间采取模式。由于内部带有锂电池，可保证其正常工作达十年之久。所以不管外部供电电压如何，旦启动的计时功能，它将自动地进行年月日星期时分秒的计时。并能保证在环境温度的情况下，计时精度在月的范围内。图单片机与时钟芯片的连接电路电力线载波通信电路设计电力线载波电路是负责与载波电表的通信，能同时接收多路电力载通信，每路电力载波均有独立的收发系统。载波电路是整个系统的核心，本文采用作为电力线载波专用调制解调芯片。需要配合外围功率放大电路和接收回路才能工作，载波通信的距离与外围电路设计优劣功率小等密切相关。从输出的信号幅度小驱动能力弱，而且有各种谐波，因此要放大滤波，然后通过耦合电路将信号调制到电力线上。电力线传来的载波信号由接收，需个带通滤波器，经过预放大再送到的接收端，再送给单片机进行处理，单片机中存储的数据经过现有的电话网传送给控制计算机，控制计算机根据数据对供配电进行控制。低压扩频载波模块主要由低压电力线扩频载波网络控制器前置功放和电力线藕合电路构成，负责对单片机送来的数据进行线性扫频调制，放大后藕合到电力线上，对通过电力线送来的载波信号进行扫频解调后送给单片机。这种数据通信采用了收发分时控制的半双工通讯。该模块与配变集中器的设计通信距离为米。在信道特性最恶劣的情况下，也要保证不小于米。低压电力线载波通信的原理结构框图如图所示。图低压电力线载波通信的原理结构框图电力线载波通信是电力线载波抄表集中器的核心任务，采用先进的载波调制原理，充分利用电子技术和微处理器技术，开发通用的电力线载波通信设备则是电力线载波抄表的重要基础工作。本文将以为核心器件，就其工作原理电路设计开发展开讨论。扩频通信技术是将信息在载波调制的基础上再进行扩频调制，将信号频带展宽成比信息带宽大得多的宽频信息带进行通信的种信息传输方式。扩频通信具有很强的抗干扰性能，通过相关分析实现可靠的数据传输。线性扩频是指在发送数据信号的个周期内，其载波的频率作线性变化。线性调频信号的产生可由个锯齿波信号调制压控振荡器来实现与扫频信号相似。发送时将该线性调频波作为载波来对传送的基带信号信息数据进行扩频调制，实现频谱扩展后形成相当带宽的低功率谱密度信号，通过输出放大器和媒介耦合电路传输到媒介接收时电力线上的线性扩频信号通过耦合滤波网络输入，并可采用匹配滤波器对线性调频信号进行压缩处理，使信号在个很短的时间内输出集中的能量。而与滤波器不匹配的信号在时间上没有压缩，甚至反被扩展，从而提高信噪比。最后对检出的信号进行解调及相关处理，恢复原始信息。载波通信芯片的发送与接收原理是公司推出的网络接口控制器提供了扩频载波电力线的传输技术,是符合标准的低价位产品,提供了标准中的数据链路服务,物理层收发器,串行外围接口的主机接口通讯中的数据链路功能的物理层的数据链路模式,控制模式和监控模式。图给出了网络接口控制器的节点图，提供了通讯中的数据链路功能和物理层协议服务,主处理器负责与的通信及执行特殊的应用工作,提供数据链路功能和物理层的协议服务。其中特殊的服务包含了对通信分组的发送和接收,对发送的字符由字节向符号转化,对于接收的分组由符号向节字转化,以及发送信道的存取和的产生与校验,缓冲器滤波器功率放大器前级放大器带通滤波器载波耦合低压电力线电力线模拟功能包括将信号频率耦合到媒体上,放大信号以驱动媒体的阻抗,对输入信号滤波。模拟通过信号首先从其脚进入,然后被缓存放大器所放大,放大后的信号通过转化为数字信号,以便于对信号实施数字信号处理。对输入信号的数字信号处理,包括个配套的滤波相关器以检测扩频的开发周期长，而且通用性差。简介是种智能型信号转换器，可将数据调制成音频信号，通过电话通信网传到对方的调制解调器。数据通信系统中采用的调制解调器芯片主要有等，本文采用芯片进行通信。是日本公司生产的种价格低廉功耗低性能良好的调制解调芯片。该芯片满足协议标准，由单电源供电，采用半双工调制解调方式，通信速率为，低功耗典型值仅，稳定性好，具有片内回音消除电路，模拟输出可直接连入并具有接口，其输出信号可直接驱动的通信电路，外围电路简单，可方便地与数字系统及计算机系统相连。其主要特点为可以和单片机的串行口直接相接低功耗单电源供电两个状态位为载波检测位低有效为数据发送使能位低有效工作模式选择位输入信号电平选择位采用标准，可进行半双工或收发两种方式的数据传送。主要由调制器发送器解调器接收器接口控制逻辑组成。是信号输入端，即解调器的输入端。是信号输出端，即调制器输出端。通过控制可使在种不同的工作方式下工作。具有载波检测功能，当内部检测到从脚输入的载波信号时，其脚输出为低电平，否则为高电平。该电平的变化可用来指示芯片的解调工作状态。而要使发送数据，还需要计算机置脚为低电平。对单片机来说，发送接收数据就是对串行通讯口进行写读。工作方式可设置成中断方式或查询方式。另外它的脚和脚之间外接晶振，芯片内部已有接地电容，无须在外电路中接电容。主控器与通信接口电路图与主控器的连接图与电话网的连接的工作模式选择和均接地，使芯片工作处于模式，即采取速率的半双工工作方式。需要发送的数据存储在芯片内部的对应单元，发送时从串行接口端输出，送到的端进行调制，变成相应频率的音频信号从输出，送到有线传输线路，经有线传输到下属各站点。下属各站点的反馈数据进入有线传输信道后送到中央控制器中的的端进行解调，解调后的数据从端输出，经过的串行口接收端存到对应的单元。在芯片上，数据经调制后送出的音频信号和接收的待解调成串行数据的音频信号是分开的，而且不平衡的信号，因此必须配合外部接口电路变成平衡的信号再送到公用电话通信网的有线系统中。和的比值即为输入输出的放大倍数，可根据需要选择不同的阻值。电源电路通常电子电路都需要电压稳定的直流电源供电。本文设计的稳压电源由电源变压器整流滤波和稳压等四部分组成。其中，电源变压器将交流电网的电压变为电路所需的电压，本文中为电源。本文采用典型的稳压电源电路，电路图如下所示图稳压电源电路图如图所示电路为输出电压输出电流的稳压电源。它由电源变压器，桥式整流电路，滤波电容，