CN103490797A - 一种基于电力线的智能通讯*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于电力线的智能通讯***，***包括电力线收发模块，综合控制终端，多功能支路终端，其中，电力线收发模块采用耐高压设计，采用国内通用市电插座，适合在各种具有电力线的环境下使用，配有存储电池，可以在市电通电情况下为存储电池蓄电，以备在断电时使用。该装置的三个部分，都是模块化设计，可以通过不同的组合实现不同的功能。综合控制终端和电力线收发模块组成控制部分，多个支路终端和电力线收发模块组成支路控制部分。该结构可以实现简单的校园，医院等的电灯等电器的控制，呼叫以及报警功能。根据实际的需求以及电力线通信的发展，设计了基于电力线的智能通讯装置电路，该电路具有很强的实用性和扩展性，是一个独立的通讯***，功耗低，可采用外部12V蓄电池，在电力线断电的情况下保持通讯。

Description

一种基于电力线的智能通讯***

技术领域

本发明涉及通讯技术领域,具体地说是一种基于电力线的智能通讯***。

背景技术

近年来，人们在电力线载波通信方面作了大量的研究工作，但是在国内实际的应用却不是很乐观。电力供电网络四通八达，构成最普及的网络，若能充分的利用这种资源进行数据通信，传递各种信息，既节省通讯资源又维护简单，有着广阔的应用前景。

电力载波通讯即PLC，是英文Power Line Communication的简称。 电力载波是电力***特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电力线的智能通讯***。

本发明的目的是按以下方式实现的，包括电力线收发模块，综合控制终端，多功能支路终端，其中：

1）电力线收发模块 ：

网络接口控制器采用SSCP300芯片，用于提供数据链路层和物理层的协议服务，负责将数字信号调制成扩频载波信号或将扩频载波信号解调为数字信号，调制后的扩频载波信号在220V交流电力线上传输，在电路设计中，智能控制终端提供片选、脉冲和SSCP300 芯片的复位信号，SSC P300芯片以异步串行通讯的方式与智能控制终端进行数据交换，以保证数据交换的实时性与准确性；

SSC P300芯片与主***的接口是由一个使用 5条 I/O线的SPI串行***接口所支持的，主***同时提供硬件复位信号，包括：INT、CS、SCLK、SDI、SDO和 RST信号， 主处理器和SSC P300之间是主从关系，SSCP300芯片通过中断信号向主处理器请求服务，主处理器通过命令响应中断来许可SSCP300芯片返回数据，该命令允许主处理器读写SSCP300芯片的内部寄存器，这些寄存器组成数据结构用来配置芯片、设置数据链路参数、返回状态信息、接收分组信息和发送分组，命令格式分为写事务或读事务，一个写事务将命令字节、长度字节和数据字节合成写入数据结构，读事务时，SSCP300芯片通过数据结构传送数据给主处理器；

电力线收发模块模块留有SPI通信接口，标准的四线同步双向串行总线，使MCU处理器与各种***设备以串行方式进行通信以交换信息，***设置FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU处理器；

2）综合控制终端：

综合控制终端，是智能家居控制***的核心，承担信息采集、安防和状态监控任务，采用Atmga64单片机，实现从直接的键盘控制、红外遥控和语音控制到通过管理和设置多功能支路终端多种控制方式，实现支路上电器设备的定时、记忆及自适应的自动控制功能，综合控制终端配有12864显示屏，该显示屏支持汉字和图形显示，配合键盘控制实现复杂的控制，直观的现实各个支路终端的状态；

操作平台接口有多种选择，加上***的专用芯片实现红外遥控和语音控制功能，电路中采用了3*3矩阵式键盘控制，Atmga64单片机具有232串口，通过串口芯片MAX221E与PC机进行通讯，接受PC机的控制指令，实现更复杂更精确的控制功能，或通过互联网在异地远程监控家电工作状态；

3）多功能支路终端，是采集信息的源头，并且具有对终端的电器设备的状态控制功能，采用Atmga8单片机，留有温度传感器，感光器件，并设置多个低压控制高压导通的继电器，方便对各种电器的控制，温度传感器获得环境以及电气设备的温度状态，感光器件查看灯光照明设备的工作状态，多功能支路终端将这些状态以特定的信号发送到电力线收发模块，综合控制终端从另一端的电力线收发模块获得支路电器的工作状况，接受指令，并将控制命令发送到各路多功能支路终端，各路多功能支路终端根据指令信号对各种电器进行状态调整。

本发明的有益效果是：

由于针对家庭自动化，主要一家一户式独立住宅，所以在通讯距离上，它还采用陷波器隔离，防止干扰邻近住宅，由于在物理层中采用了独特的快速同步扩频技术,从而可使电力线通信以打包的形式调制于具有加速度的连续可变的载波之中，改善了交流噪声对数据的影响以及信号的衰减。

信息处理及控制单元，采用ATmega单片机，它属于AVR中的高档产品，它承袭了AT90所具有的特点，并在AT90的基础上，增加了更多的接口功能，而且在省电性能、稳定性、抗干扰性以及灵活性方面考虑得更加周全和完善。

ATmega单片机具有良好的计算性能、精度和动态范围。其固有的浮点计算可让设计工程师利用功能齐全的工具套件来设计传感器和控制器应用。此外，先进的数学计算有助于增强马达控制、机器人和音频广泛应用的信号处理、滤波和噪声抑制性能。

附图说明

图1是***结构示意图。

具体实施方式

参照说明书附图对本发明的方法作以下详细地说明。

根据实际的需求以及电力线通信的发展，设计了基于电力线的智能通讯装置电路，该电路具有很强的实用性和扩展性，是一个独立的通讯***，功耗低，可采用外部12V蓄电池，在电力线断电的情况下保持通讯。该装置分为电力线收发模块，综合控制终端，多功能支路终端三个部分。

***结构如图1所示：

电力线收发模块中， 采用Intellon公司的网络接口控制器SSCP300 来实现电力线载波功能。它采用了扩频（Chirp方式）调制解调技术、现代DSP技术、CSMA技术以及标准的CEBus协议，可以称为智能modem芯片，体现了modem芯片的发展趋势。由于针对家庭自动化，主要一家一户式独立住宅，所以在通讯距离上，它还采用陷波器隔离，防止干扰邻近住宅。由于在物理层中采用了独特的快速同步扩频技术,从而可使电力线通信以打包的形式调制于具有加速度的连续可变的载波之中，改善了交流噪声对数据的影响以及信号的衰减。

信息处理及控制单元采用ATmega单片机，它属于AVR中的高档产品，它承袭了AT90所具有的特点，并在AT90的基础上，增加了更多的接口功能，而且在省电性能、稳定性、抗干扰性以及灵活性方面考虑得更加周全和完善。ATmega单片机具有良好的计算性能、精度和动态范围。其固有的浮点计算可让设计工程师利用功能齐全的工具套件来设计传感器和控制器应用。此外，先进的数学计算有助于增强马达控制、机器人和音频等广泛应用的信号处理、滤波和噪声抑制等性能。

1）电力线收发模块 ：

网络接口控制器SSCP300提供数据链路层和物理层的协议服务，负责将数字信号调制成扩频载波信号或将扩频载波信号解调为数字信号，调制后的扩频载波信号在220V交流电力线上传输。在电路设计中，智能控制终端提供片选、脉冲和SSCP300 芯片的复位信号，SSCP300以异步串行通讯的方式与智能控制终端进行数据交换，以保证数据交换的实时性与准确性。

SSC P300与主***的接口是由一个使用 5条 I/O线的SPI（串行***接口）所支持的。主***同时提供硬件复位（RST）信号。这些信号是INT、CS、SCLK、SDI、SDO和 RST。 主处理器和 P300之间是主从关系：P300通过中断信号向主处理器请求服务，主处理器通过命令响应中断来许可 P300返回数据。该命令允许主处理器读写 P300的内部寄存器。这些寄存器组成数据结构，用来配置芯片、设置数据链路参数、返回状态信息、接收分组信息和发送分组。命令格式可以分为写事务或读事务。一个写事务可以将命令字节、长度字节和数据字节合成写入数据结构。读事务时，P300通过数据结构传送数据给主处理器。

该模块留有SPI通信接口，一种标准的四线同步双向串行总线。可以使MCU与各种***设备以串行方式进行通信以交换信息。***设置FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。

2）综合控制终端：

综合控制终端是智能家居控制***的核心，承担信息采集、 安防和状态监控等任务，采用Atmga64单片机，可实现多种控制方式，从直接的键盘控制、红外遥控和语音控制，到通过管理和设置多功能支路终端，实现支路上电器设备的定时、记忆及自适应等自动控制功能。

操作平台接口可以有多种选择，加上***的专用芯片就可以实现红外遥控和语音控制等功能，在本电路中采用了3*3矩阵式键盘控制，方便操作，可靠性高，成本低。单片机具有232串口，可以通过串口芯片MAX221E方便的与PC机进行通讯，接受PC机得控制指令，实现更复杂更精确的控制功能，也可以通过互联网在异地远程监控家电工作状态。

另外，综合控制终端配有12864显示屏，该显示屏支持汉字和图形显示，可以配合键盘控制实现复杂的控制，直观的现实各个支路终端的状态。

3）多功能支路终端

多功能支路终端是采集信息的源头，并且要对终端的电器设备的状态控制功能。采用Atmga8单片机，留有温度传感器，感光器件，并多个低压控制高压导通的继电器，方便对各种电器的控制。温度传感器可以获得环境以及电气设备的温度状态，感光器件可以查看灯光等照明设备的工作状态，支路终端将这些状态以特定的信号发送到电力线收发模块，综合控制终端从另一端的电力线收发模块获得支路电器的工作状况，接受指令，并将控制命令发送到多功能支路终端，多功能支路终端根据指令信号对各种电器进行状态调整。

温度传感器采用DALLAS（达拉斯）公司生产的DS18B20，它具有超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强等优点。DS18B20的主要特征：全数字温度转换及输出，先进的单总线数据通信，最高12位分辨率，精度可达±0.5摄氏度，检测温度范围为-55°C—5°C (–67°F —+257°F)，内置EEPROM，限温报警功能，64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。适合应用在高精度、高可靠性的场合。

支路终端具有良好的宽展性，可附加多种传感器，以便适应各种工作环境，支路终端采用独立的可充电+12V电源，之间也可以互相通讯，在电力线断电的情况下作为应急的通讯设备使用。

4）应用举例

电力线收发模块采用耐高压设计，采用国内通用市电插座，适合在各种具有电力线的环境下使用，配有存储电池，可以在市电通电情况下为存储电池蓄电，以备在断电时使用。

该装置的三个部分，都是模块化设计，可以通过不同的组合实现不同的功能。

综合控制终端和电力线收发模块组成控制部分，多个支路终端和电力线收发模块组成支路控制部分。该结构可以实现简单的校园，医院等的电灯等电器的控制，呼叫以及报警功能。

该结构由多个综合控制终端和电力线收发模块组成，可以通过电力线实现简单的通讯，综合控制终端配有显示屏，通过简单的键盘实现人机交互，在断电以及其他突然灾害发生时，可以利用备用电源实现信息的流通。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (1)

1.一种基于电力线的智能通讯***, 其特征在于包括电力线收发模块，综合控制终端，多功能支路终端，其中：

1）电力线收发模块 ：

网络接口控制器采用SSCP300芯片，用于提供数据链路层和物理层的协议服务，负责将数字信号调制成扩频载波信号或将扩频载波信号解调为数字信号，调制后的扩频载波信号在220V交流电力线上传输，在电路设计中，智能控制终端提供片选、脉冲和SSCP300 芯片的复位信号，SSC P300芯片以异步串行通讯的方式与智能控制终端进行数据交换，以保证数据交换的实时性与准确性；

SSC P300芯片与主***的接口是由一个使用 5条 I/O线的SPI串行***接口所支持的，主***同时提供硬件复位信号，包括：INT、CS、SCLK、SDI、SDO和 RST信号， 主处理器和SSC P300之间是主从关系，SSCP300芯片通过中断信号向主处理器请求服务，主处理器通过命令响应中断来许可SSCP300芯片返回数据，该命令允许主处理器读写SSCP300芯片的内部寄存器，这些寄存器组成数据结构用来配置芯片、设置数据链路参数、返回状态信息、接收分组信息和发送分组，命令格式分为写事务或读事务，一个写事务将命令字节、长度字节和数据字节合成写入数据结构，读事务时，SSCP300芯片通过数据结构传送数据给主处理器；

电力线收发模块模块留有SPI通信接口，标准的四线同步双向串行总线，使MCU处理器与各种***设备以串行方式进行通信以交换信息，***设置FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU处理器；

2）综合控制终端：

综合控制终端，是智能家居控制***的核心，承担信息采集、安防和状态监控任务，采用Atmga64单片机，实现从直接的键盘控制、红外遥控和语音控制到通过管理和设置多功能支路终端多种控制方式，实现支路上电器设备的定时、记忆及自适应的自动控制功能，综合控制终端配有12864显示屏，该显示屏支持汉字和图形显示，配合键盘控制实现复杂的控制，直观的现实各个支路终端的状态；

操作平台接口有多种选择，加上***的专用芯片实现红外遥控和语音控制功能，电路中采用了3*3矩阵式键盘控制，Atmga64单片机具有232串口，通过串口芯片MAX221E与PC机进行通讯，接受PC机的控制指令，实现更复杂更精确的控制功能，或通过互联网在异地远程监控家电工作状态；

3）多功能支路终端，是采集信息的源头，并且具有对终端的电器设备的状态控制功能，采用Atmga8单片机，留有温度传感器，感光器件，并设置多个低压控制高压导通的继电器，方便对各种电器的控制，温度传感器获得环境以及电气设备的温度状态，感光器件查看灯光照明设备的工作状态，多功能支路终端将这些状态以特定的信号发送到电力线收发模块，综合控制终端从另一端的电力线收发模块获得支路电器的工作状况，接受指令，并将控制命令发送到各路多功能支路终端，各路多功能支路终端根据指令信号对各种电器进行状态调整。

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