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摘要：

載波通訊技術(shù)利用電網(wǎng)作為數(shù)據(jù)的通訊載體，不需要架設(shè)通訊電纜利用現(xiàn)成的電網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)。將載波技術(shù)用于多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)在不增加通訊線纜的情況下實(shí)現(xiàn)多從節(jié)點(diǎn)的聯(lián)網(wǎng)。本設(shè)計(jì)以HLPLCS520F為通訊芯片，對室內(nèi)多點(diǎn)溫度測量進(jìn)行組網(wǎng)。本系統(tǒng)使用方便，只要有插座的地方就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備即插即用，大大加快項(xiàng)目開發(fā)速度。

關(guān)鍵詞：

載波通訊；多點(diǎn)溫度測量；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

1概述

室內(nèi)多點(diǎn)溫度測量技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于大棚種植，倉儲等應(yīng)用場合，目前多點(diǎn)溫度測量主要有有線通訊方式和無線通訊方式兩種，有線通訊方式其優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性高、通訊速度快[1]。但有線通訊方式不可避免的必須鋪設(shè)專用的物理通訊信道，其鋪設(shè)成本非常高，且后期成本較大。采用無線通訊的方式可以免除鋪設(shè)通訊線纜的麻煩，節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)非常方便，成本較低。但無線通訊缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，實(shí)時(shí)性低[2]。采用電力載波通訊方式的溫度測量系統(tǒng)，不用鋪設(shè)專用的通訊線纜，利用電網(wǎng)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢硗ǖ溃煽啃愿叻€(wěn)定性好[3]。利用專用的FSK調(diào)制解調(diào)器可以為網(wǎng)絡(luò)定制專用的協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)多種控制要求。

2載波系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于載波通訊技術(shù)的多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng)硬件電路主要包括運(yùn)算處理器和外設(shè)電路部分，理控制器和外圍電路。處理器包括一個(gè)單片機(jī)和一個(gè)FSK調(diào)制解調(diào)器，處理器采用了基于FSK調(diào)制方式的HLPLCS520F載波模塊電路，載波模塊的主要作用是載波信號的調(diào)制解調(diào)、協(xié)議處理和外設(shè)控制作用[4]。除處理器外系統(tǒng)還包含外圍電路，主要有發(fā)送、接收電路，起到數(shù)據(jù)放大驅(qū)動的目的。HLPLC520F包括有運(yùn)算處理器和信號數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器，處理器的功能是處理數(shù)據(jù)，在發(fā)送端將數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)部的存儲單元讀取到FSK中，調(diào)制解調(diào)器將讀取的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，送到數(shù)據(jù)發(fā)送端口。同時(shí)處理器還要將接收到的模擬信號經(jīng)FSK解調(diào)之后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息存儲在存儲器內(nèi)[5]。從站的工作過程類似于主站，從站外設(shè)電路讀取來自電網(wǎng)的載波信號，經(jīng)過濾波電路后送至FSK調(diào)制解調(diào)器中，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并存儲在數(shù)據(jù)存儲器中。在從站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，從站將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送到FSK進(jìn)行調(diào)制處理，轉(zhuǎn)換為頻率信號通過發(fā)送端的放大電路后送到電力線上，經(jīng)過電力線傳送后送到主站，完成數(shù)據(jù)傳送。

3通訊協(xié)議設(shè)計(jì)

采用了電力載波通訊的主從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其通訊協(xié)議可以自主設(shè)計(jì)完成。多點(diǎn)溫度系統(tǒng)采用主從通訊模式，主站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與人機(jī)交互，從站負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)采集處理。為提高通訊效率，系統(tǒng)采用一主多從的通訊方式，通訊的發(fā)起方為主站，不允許從站發(fā)起通訊。數(shù)據(jù)只允許在主從之間進(jìn)行交互，不允許在從站與從站之間進(jìn)行通訊。溫度測量主站控制著通訊信道的使用權(quán)，從站在主站同意下可以發(fā)送載波數(shù)據(jù)。通訊協(xié)議數(shù)據(jù)幀主要分為六個(gè)部分，第一部分為報(bào)文頭部分，數(shù)據(jù)以9BH開始，作為從站接收載波信號的一段開始信號。數(shù)據(jù)幀的地址段是一個(gè)16位的數(shù)據(jù)段，最多可以組建65536個(gè)節(jié)點(diǎn)，這其中要規(guī)定兩個(gè)地址作為主站的地址和一個(gè)廣播的地址，除去這兩個(gè)地址后可以提供65534個(gè)節(jié)點(diǎn)，完全滿足室內(nèi)溫度測量節(jié)點(diǎn)數(shù)量的需求。數(shù)據(jù)幀第三部分為控制代碼，控制代碼由兩個(gè)位組成，告訴接收數(shù)據(jù)點(diǎn)后面的代碼是做控制作用還是數(shù)據(jù)傳輸作用。由于數(shù)據(jù)在電力線上傳輸很容易受到外來的干擾，比如電機(jī)的啟動強(qiáng)電流等，本系統(tǒng)為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，在校驗(yàn)部分使用了海明校驗(yàn)碼校驗(yàn)方法對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行校驗(yàn)，檢查數(shù)據(jù)在電力線傳送過程中是否出現(xiàn)錯(cuò)誤。根據(jù)海明校驗(yàn)的原理，26位數(shù)據(jù)要5位校驗(yàn)碼，可以達(dá)到海明距離為3，這樣能檢驗(yàn)出兩個(gè)錯(cuò)誤位并修正一個(gè)位的錯(cuò)誤。海明校驗(yàn)方法確保了接收數(shù)據(jù)的絕對可靠。基于載波的通訊網(wǎng)絡(luò)要能實(shí)現(xiàn)設(shè)備接入電網(wǎng)后的自動組網(wǎng)，本系統(tǒng)利用ALOHA方法將通訊信道按時(shí)間分成若干時(shí)間槽，在實(shí)踐槽開始時(shí)站點(diǎn)才能發(fā)送數(shù)據(jù)。如果有從站在時(shí)間槽之前占用了數(shù)據(jù)通訊信道，那么要發(fā)送數(shù)據(jù)的從站智能等到下一個(gè)時(shí)間槽才能發(fā)送數(shù)據(jù)。ALOHA實(shí)現(xiàn)了通訊節(jié)點(diǎn)的即插即用，提高系統(tǒng)的實(shí)用性能。

4結(jié)束語

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊組網(wǎng)方式其硬件成本高，且后期可更改少，部分通訊還需要繳納一定的軟件使用費(fèi)用。基于電力載波的室內(nèi)多點(diǎn)溫度測量方法實(shí)現(xiàn)低成本、高穩(wěn)定性的多點(diǎn)溫度測量方式。文章所述設(shè)計(jì)已成功應(yīng)用于多家公司，效果良好。

作者：陳進(jìn)熹 單位：杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參考文獻(xiàn)

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[4]董珀.智能照明控制系統(tǒng)及其新技術(shù)研究[D].上海：東華大學(xué)，2010．

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