具有USB接口的低压电力线载波通信模块的研制

论文摘要

电力线通信(简称PLC)是利用工频电能传输线路作为传输媒介的通信方式。电源线路是每个家庭最为普通也是覆盖最为宽广的一种物理媒介,覆盖面要超过有线电视网络甚至电话线路,同时由于利用电力线通讯可以在现有的电力线布局基础上进行,能节约大量的安装费用,因而利用电源线路实现数据通信的技术有着可观的经济效益和应用前景。许多国内外的公司和机构已经开展了对各种电力线载波通信的研究。扩展频谱通信技术具有码分多址抗多径干扰、抗衰落、克服远近效应等优点,因此该技术被广泛使用。本文试图以当前PC机普遍配置的通用串行总线USB (Universal Serial Bus)为通信接口来实现与PC机的通信,其具有方便、灵活、低价、热插拔和传输速度快等优点。本文首先从通信原理出发,在扩频调制技术的基础上,采用福星晓程公司的PL2102调制解调芯片研制开发了基于USB接口的电力线载波通信模块;其次,在研究通用串行总线USB规范及工作原理的基础上,采用USB接口芯片USBN9604和低功耗微处理器C8051F231设计开发了通用USB总线接口及其控制固件,实现了通用计算机与电力线载波通信模块之间基于USB总线的通信功能;再次,采用VB语言编程,调用Windows内部的API函数,与选定的HID类驱动程序进行通信,完成了电力线载波通信模块的上层软件开发;在以上工作基础上对电力线载波通信模块的性能进行测试,并对测试的结果进行分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状及应用
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 电力线载波通信的主要应用领域
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第2章 电力线载波通信系统
• 2.1 低压电力线载波信道分析
• 2.1.1 噪声干扰
• 2.1.2 信道阻抗
• 2.1.3 信号衰减
• 2.2 低压电力线载波通信调制技术分析
• 2.2.1 扩频调制技术
• 2.2.2 扩频调制原理
• 2.2.3 DPSK 相位调制
• 2.3 本章小结
• 第3章 硬件设计
• 3.1 通信系统硬件设计的总体方案
• 3.2 USB 通信模块的设计
• 3.2.1 主控芯片C8051F231 及主要通信功能
• 3.2.2 USBN9604 芯片
• 3.3 扩频通信模块的设计
• 3.3.1 PL2102 的电路设计
• 3.3.2 放大电路设计
• 3.3.3 接收滤波电路
• 3.3.4 耦合电路设计
• 3.4 模块设计中抗干扰注意事项
• 3.5 本章小结
• 第4章 软件设计
• 4.1 软件的整体设计
• 4.2 固件程序设计
• 4.2.1 USB 通信程序设计
• 4.2.2 载波发送接收程序设计
• 4.3 客户界面程序的编写
• 4.4 本章小结
• 第5章 载波通信模块测试
• 5.1 电力线载波通信模拟试验系统
• 5.2 载波通信模块的测试总体方案
• 5.3 实验记录和分析
• 5.3.1 不同电力线拓扑结构中模块接收能力测试
• 5.3.2 抗干扰实验
• 5.3.3 距离与时段的测试
• 5.3.4 接入不同负载的测试
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢