一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路，主要由存储电路、电源电路、时钟电路、微控制器、扩展载波芯片、输入滤波电路、输出电路、三态门电路及耦合电路组成，存储电路连接微控制器，时钟电路连接微控制器，微控制器连接扩展载波芯片，扩展载波芯片连接输入滤波电路，输出电路连接扩展载波芯片，三态门电路分别连接输入滤波电路、输出电路及耦合电路，利用电力线路作为传输通道的载波通信，并结合扩频技术而设计的一种电力载波通信系统，在通信时能有效减少电力线上的背景噪声对通信信号的影响，从而保证了电力线网络通信的可靠性，整个电力线网络通讯电路具有设计合理，连接结构简单，系统能耗低、工作效率高等特点。
【专利说明】
一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及智能控制技术领域，具体的说，是一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路。
【背景技术】
[0002]电力网是用户普及的物理网络，其用户使用群是任何网络都无法比拟的，而电力网的现有的主要用途是传输电能。如何利用电力网络资源潜力，在不影响传输电能的基础上，实现窄带或宽带通信，使之成为继电信、电话、无线通信、卫星通信之后的又一通信网。
[0003]电力线通信(PowerLine Communicat1n，PLC)是指建立在电力输送网基础上的、实现电力通信网络内部各节点之间以及与其他通信网络之间通信的系统。近几年，与电信网及有线电视网相比，电力线通信网以其资源广阔、与家庭结合紧密等优势日益引起人们的关注，并得到快速发展。PLC的应用已不限于简单的点对点的传输，欧美一些国家正研究其在智能化小区及接入网方面的应用，这是信息网络的发展和信息家电出现的必然趋势。专用通讯模块的设计决定了这些功能是否能高质量、低成本地实现，以及系统的安全性能和电力线高压危险的防护。
[0004]对电力线这一强背景噪声的信道，数据传输的一种有效手段就是扩频(SpreadSpectrUm，SS)技术。扩频技术就是用伪随机码将载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带低功率谱密度的信号来发送。这样，在接收端使用恰当的手段就可以将信号提取出来，从而减少噪声对信号的影响，保证了电力线网络上的可靠通信。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于设计出一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路，利用电力线路作为传输通道的载波通信，并结合扩频技术而设计的一种电力载波通信系统，在通信时能有效减少电力线上的背景噪声对通信信号的影响，从而保证了电力线网络通信的可靠性，整个电力线网络通讯电路具有设计合理，连接结构简单，系统能耗低、工作效率高等特点。
[0006]本实用新型通过下述技术方案实现:一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路，主要由存储电路、电源电路、时钟电路、微控制器、扩展载波芯片、输入滤波电路、输出电路、三态门电路及耦合电路组成，所述存储电路连接微控制器，所述微控制器连接电源电路，所述时钟电路连接微控制器，所述微控制器连接扩展载波芯片，所述扩展载波芯片连接输入滤波电路，所述输出电路连接扩展载波芯片，所述三态门电路分别连接输入滤波电路、输出电路及耦合电路，所述耦合电路连接在电力线上。
[0007]进一步的，为更好的实现本实用新型，能使存储器有效灵活的进行存储，特别设置下述结构:所述存储电路包括随机存储器和FLASH存储器，所述微控制器分别连接随机存储器和FLASH存储器。
[0008]进一步的，为更好的实现本实用新型，所述随机存储器采用静态随机存储器或动态随机存储器。
[0009]进一步的，为更好的实现本实用新型，采用成熟的嵌入式处理技术，特别采用下述设置方式:所述微控制器的处理芯片采用TMS470MF03107。
[0010]进一步的，为更好的实现本实用新型，降低设计成本并有效利用成熟的扩展载波处理技术，特别采用下述设置方式:所述扩展载波芯片采用PL3150。
[0011]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0012](I)本实用新型利用电力线路作为传输通道的载波通信，并结合扩频技术而设计的一种电力载波通信系统，在通信时能有效减少电力线上的背景噪声对通信信号的影响，从而保证了电力线网络通信的可靠性，整个电力线网络通讯电路具有设计合理，连接结构简单，系统能耗低、工作效率高等特点。
[0013](2)本实用新型利用扩频通信电力线载波芯片PL3150和具有低成本优势的嵌入式处理芯片TMS470MF03107设计了通信系统。该系统通过电力线载波，利用低压电力线作为通信媒介，不需要进行重新布线施工实现了通信网络化，做到了通信系统的远程管控。
[0014](3)本实用新型采用电力线载波通信和其他通信方式相比，具有自己独特的优势，不需要进行布线施工，网络延伸广泛，且电力网络具有稳定可靠的工作保障。
[0015](4)本实用新型采用成熟的芯片技术进行搭载，可保证整个通讯电路的通讯稳定。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构框图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0018]实施例1:
[0019]—种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路，如图1所示，主要由存储电路、电源电路、时钟电路、微控制器、扩展载波芯片、输入滤波电路、输出电路、三态门电路及耦合电路组成，所述存储电路连接微控制器，所述微控制器连接电源电路，所述时钟电路连接微控制器，所述微控制器连接扩展载波芯片，所述扩展载波芯片连接输入滤波电路，所述输出电路连接扩展载波芯片，所述三态门电路分别连接输入滤波电路、输出电路及耦合电路，所述耦合电路连接在电力线上。
[0020]由电力线上感应到的信号经耦合电路耦合输入到三态门电路中，三态门电路在自身特性的作用下将信号输入到输入滤波电路中，由于电力线上的干扰很大也很不确定，因此输入滤波电路采用一个带通滤波器，仅将带宽9?150 kHz的信号输入到扩展载波芯片内，而后在扩展载波芯片内做进一步信号放大灯信号处理，经扩展载波芯片处理后的输入信号通过微控制器及连接在微控制器上的时钟电路、存储电路做诸如信号还原，根据还原后的信号做相应的诸如受控方式指令的下达等反馈指令信号的形成处理，而后将代表各种操作命令的反馈指令信号经由扩展载波芯片处理为可在电力线上进行传输的通信信号，而后经输出电路编码输出并经三态门电路输出到耦合电路内，耦合电路进一步通过电力线进行通信传输，以备对相应控制件进行管控。其中，时钟电路为微控制器提供工作所需的时钟频率，并有效避免微控制器出现死循环等现象，影响整个电路的正常工作；电源电路提供微控制器所需要的工作电压;存储电路与微控制器之间形成相应的数据处理、存储通道，并根据需要完成相关数据的备份。
[0021]三态门电路，所谓三态指其输出既可以是一般二值逻辑电路的正常的高电平(逻辑I)或低电平(逻辑O)，又可以保持特有的高阻抗状态(H1-z)。
[0022]三态门结构处于高阻抗状态时，输出电阻很大，相当于开路，没有任何逻辑控制功能。高阻态的意义在于实际电路中不可能断开电路。三态电路的输出逻辑状态的控制，是通过一个输入引脚实现的。
[0023]三态门都有一个EO控制使能端，来控制门电路的通断，可以具备这三种状态的器件就叫做三态器件，当EO有效时，三态电路呈现正常的“O”或“I”的输出；当EO无效时，三态电路给出高阻态输出。
[0024]三态门在双向端口中运用时，设置Z为控制项，当Z=I时，三态门呈高阻状态，上面的线路不通只能输入，当Z=O时，三态门呈正常高低电平的输出状态，可输出，S卩O路通。
[0025]三态门是一种扩展逻辑功能的输出级，也是一种控制开关。主要是用于总线的连接，因为总线只允许同时只有一个使用者。通常在数据总线上接有多个器件，每个器件通过0E/CE之类的信号选通。如器件没有选通的话它就处于高阻态，相当于没有接在总线上，不影响其它器件的工作。
[0026]利用电力线路作为传输通道的载波通信，并结合扩频技术而设计的一种电力载波通信系统，在通信时能有效减少电力线上的背景噪声对通信信号的影响，从而保证了电力线网络通信的可靠性，整个电力线网络通讯电路具有设计合理，连接结构简单，系统能耗低、工作效率高等特点。
[0027]实施例2:
[0028]本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的，为更好的实现本实用新型，能使存储器有效灵活的进行存储，如图1所示，特别设置下述结构:所述存储电路包括随机存储器和FLASH存储器，所述微控制器分别连接随机存储器和FLASH存储器。
[0029]外扩的FLASH存储器采用SPR4096A，主要用来存储备份数据。SPR4096A FJash具有如下特征:512K X 8位的存储空间；内嵌4K X 8位的SRAM ；外部CPU可以通过串行接口或8位并行接口来访问Flash/SRAM; I/0接口的电压范围为2.25?3.6 V，并支持stand by的省电模式。可以大大降低系统的成本。在使用时，数据处理过程中，微控制器结合随机存储器和FLASH存储器可有效完成数据交换，以达到良好的数据处理效果。
[0030]实施例3:
[0031]本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的，为更好的实现本实用新型，如图1所示，所述随机存储器采用静态随机存储器或动态随机存储器。
[0032]静态存储器(SRAM)的特点是工作速度快，只要电源不撤除，写入SRAM的信息就不会消失，不需要刷新电路，同时在读出时不破坏原来存放的信息，一经写入可多次读出，但集成度较低，功耗较大，在本实用新型中作高速缓冲存储器(Cache)使用。DRAM是动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory)，它是利用场效应管的栅极对其衬底间的分布电容来保存信息，以存储电荷的多少，即电容端电压的高低来表示“I”和“O”，在本实用新型中作为主存储器使用。
[0033]实施例4:
[0034]本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的，为更好的实现本实用新型，采用成熟的嵌入式处理技术，特别采用下述设置方式:所述微控制器的处理芯片采用 TMS470MF03107。
[0035]TMS470MF03107是一款包括32位RISCCPU内核，具有ECC的高达320K字节的总程序闪存，具有(SECDED ECC)的64K字节闪存(用于获得额外的程序空间或进行EEPROM仿真)，高达24K字节的静态RAM (SRAM)，带实时中断定时器(RTI)、矢量中断模块(VHO、硬件内置自测试(BIST)校验器，用于SRAM (MBIST)和CPU (LBIST)、64位循环冗余校验器(CRC)、基于调频零引脚锁相环(FMzPLL)的时钟模块(带前置分频器)、两个多缓冲串行外设接口(MibSPI)、两个具有本地互连网络接口(LIN)的UART (SCI)、两个CAN控制器(DCAN)、高端定时器(HET)、外部时钟前置分频(ECP)模块、一个16通道10位多缓冲ADC (MibADC)、错误信令模块(ESM)、4个专用的通用I/O (G1)引脚和45个附加外设I/O (100引脚封装)的ARM处理器，能够高效、快速、精准、大规模的处理及得信息，并支持通信协议传输数据。
[0036]实施例5:
[0037]本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的，为更好的实现本实用新型，降低设计成本并有效利用成熟的扩展载波处理技术，特别采用下述设置方式:所述扩展载波芯片采用PL3150。
[0038]PL3150电力线智能芯片集成了Neuron处理器内核，使之更加方便应用于器械，音频/视频，照明，加热/冷却，安全，测量以及灌溉等领域。电力线智能芯片本质上是具有高可靠性的窄带电力线收发片上系统，一个8位Neuron处理器负责软件运行和网络通信控制，加之一个可供用户选择的板上或外接存储器，以及外形尺寸小巧一一所有这些优点使得它成为性价比极高的一款应用产品，产品符合美国通信委员会，加拿大工业部，日本MPT，以及欧洲CENELEC EN50065-1规定，PL3150电力线收发器可全球通用。电力线载波智能收发器符合CENELEC接入协议，用户可自行设置使其生效或无效。这消除了用户再根据CENELEC的EN50065 -1规定开发复杂时序和访问算法的必要。此外，电力线智能收发器既可以运行CENELEC的实用程序(A波段)，又可运行在一般的信号(C波段)频段，无需为不同的应用程序的储存多个部分。
[0039]实施例6:
[0040]本实施例是在实施例1或2或3的基础上进一步优化，进一步的，为更好的实现本实用新型，降低设计成本并有效利用成熟的扩展载波处理技术，特别采用下述设置方式:所述扩展载波芯片采用PL3150。
[0041]PL3150电力线智能芯片集成了Neuron处理器内核，使之更加方便应用于器械，音频/视频，照明，加热/冷却，安全，测量以及灌溉等领域。电力线智能芯片本质上是具有高可靠性的窄带电力线收发片上系统，一个8位Neuron处理器负责软件运行和网络通信控制，加之一个可供用户选择的板上或外接存储器，以及外形尺寸小巧一一所有这些优点使得它成为性价比极高的一款应用产品，产品符合美国通信委员会，加拿大工业部，日本MPT，以及欧洲CENELEC EN50065-1规定，PL3150电力线收发器可全球通用。电力线载波智能收发器符合CENELEC接入协议，用户可自行设置使其生效或无效。这消除了用户再根据CENELEC的EN50065 -1规定开发复杂时序和访问算法的必要。此外，电力线智能收发器既可以运行CENELEC的实用程序(A波段)，又可运行在一般的信号(C波段)频段，无需为不同的应用程序的储存多个部分。
[0042]本实用新型利用电力线路作为传输通道的载波通信，并结合扩频技术而设计的一种电力载波通信系统，在通信时能有效减少电力线上的背景噪声对通信信号的影响，从而保证了电力线网络通信的可靠性，整个电力线网络通讯电路具有设计合理，连接结构简单，系统能耗低、工作效率高等特点。
[0043]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路，其特征在于:主要由存储电路、电源电路、时钟电路、微控制器、扩展载波芯片、输入滤波电路、输出电路、三态门电路及耦合电路组成，所述存储电路连接微控制器，所述微控制器连接电源电路，所述时钟电路连接微控制器，所述微控制器连接扩展载波芯片，所述扩展载波芯片连接输入滤波电路，所述输出电路连接扩展载波芯片，所述三态门电路分别连接输入滤波电路、输出电路及耦合电路，所述耦合电路连接在电力线上。2.根据权利要求1所述的一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路，其特征在于:所述存储电路包括随机存储器和FLASH存储器，所述微控制器分别连接随机存储器和FLASH存储器。3.根据权利要求2所述的一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路，其特征在于:所述随机存储器采用静态随机存储器或动态随机存储器。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路，其特征在于:所述微控制器的处理芯片采用TMS470MF03107。5.根据权利要求4所述的一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路，其特征在于:所述扩展载波芯片采用PL3150。6.根据权利要求1-3任一项所述的一种采用可扩展载波技术的电力线网络通讯电路，其特征在于:所述扩展载波芯片采用PL3150。
【文档编号】H04B3/54GK205610635SQ201620339467
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】王大威
【申请人】天津威硕科技有限公司