FSK电力线载波通信实验.ppt
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1、实验六 FSK电力线载波通信实验,一、实验目的1、了解单片机在通信中的应用。2、了解大规模集成电路的电路组成及工作原理。3、理解FSK的工作原理。二、实验预习要求1、复习通信系统原理中有关FSK的内容。2、认真阅读本实验内容,熟悉实验步骤。3、预习有关单片机的原理及应用。,三、实验原理,利用电力线路来传输通信信号,不需额外布线,降低了布线及施工成本,因而在某些应用上具有潜在的价值,如在家庭自动化系统、远程抄表系统等应用场合。由于电力线上的干扰及噪声相当大,线路阻抗很不稳定,信号传输损耗大,要利用电力线实现有效和可行的通信有相当的难度。为此,国外某些厂商开发了一些专用的电力线载波MODEM芯片,
2、其采用的调制方式既有以FSK方式为主的窄带调制方式,也有以扩展频谱技术为基础的宽带调制方式。ST7536就是意法半导体公司(SGSTHOMSON)开发的一种以FSK方式工作的专用于电力线载波通信的MODEM芯片。,1、ST7536工作原理 芯片主要特点:半双工同步FSK MODEM 600bps速率,二个可编程信道 1200bps速率;二个可编程信道自动调谐接收和发信滤波器发信频率同步于外接晶振发信信号电平自动控制接收灵敏度:2mVRMS(600bps)3mVRMS(1200bps)接收时钟恢复电路POWERDOWN(低功耗)模式,管脚说明:,发送部分:置Rx/0时芯片为发送模式,当Rx/保持
3、低电平超过3ms时,芯片自动进入发送工作模式。再次激活发送模式时需要Rx/回到高电平并至少保持3ms的时间,然后再置Rx/为0电平。在发送模式时,发送数据(TxD)在决定波特率的时钟信号CLR/T的上升沿被采样(图6-1)。采样数据进入FSK调制器,FSK调制器代表0、1数据的二个基本载频由波特率选择管脚(BRS)和信道选择管脚(CHS)共同决定,见表1,图6-1 发送数据输入定时,表1:,由于这些频率同步于11.052MHz的晶振,频率精度与晶振的频率精度一样。为了限制频谱和降低信号中的谐波成分,来自FSK调制器的已调信号再由开关电容带通滤波器(发送带通滤波器,即Tx BAND-PASS)进
4、行滤波。,图6-2 ST7536 内部方框图,发送通路的输出级包括一自动电平控制(ALC)系统,它使得模拟发送输出信号(ATO)的幅度与线路阻抗的变化无关。本ALC系统是带有32个离散增益值的可变增益控制系统,由模拟反馈信号ALCI控制(见图63)。,图6-3,接收部分:置Rx/=1时芯片工作于接收模式。波特率和信道的选择同样也由表1决定。加于RAI与公共端0V间的接收信号经开关电容带通滤波器(接收带通滤波器,Rx band-pass)滤波,滤波器的中心频率为接收信号的中心频率,其带宽约为6KHz。RAI的输入电压范围为2mVRMS至2VRMS。接收滤波器的输出经一增益为20dB的放大器放大,
5、该级放大器还同时对大信号提供限幅作用。经放大限幅后的信号送入混频器进行下变频,混频器的同步本振信号由FSK调制功能提供。最后,混频器的输出经一中频带通滤波器(IF band-pass)滤波,以提高解调器前信号的信噪比。中频带通滤波器的中心频率与BRS有关,当BRS0时,其中心频率为2.7KHz,当BRS=1时,其中心频率为5.4KHz。中频带通滤波器的输出(IFO)通过一外接耦合电容(1F10%,10V)耦合到FSK解调器的输入(DEMI),以消除接收通道的偏置电压。,时钟恢复电路从解调器输出(RxDEM)提取接收时钟(CLR/T),并在CLR/T的上升沿送出解调输出同步数据。,图6-4,附加
6、的数字和模拟功能:由复位输入(RESET)来初始化芯片。当RESET0时,置芯片于低功耗模式并复位内部逻辑。当RESET 1时,激活芯片。时基部分通过晶振(11.0592MHz)产生内部所需的各种时钟。晶振接于管脚XTAL1和XTAL2间,并需要外接两电容以保证晶振正常工作。电容值与晶振特性有关,典型值为22pF10%。也可将时钟信号直接加于管脚XTAL1上。,自动频率控制(AFC)模块调节接收和发送滤波器的中心频率到载波工作频率。AFC环路的稳定性由连接于管脚AFCF上的C1(470nF10,10V)、C2(47nF10,10V)和R1(1.5K)构成的补偿网络来保证。,图6-5 自动频率环
7、路滤波器,测试特性:附加的放大器允许在管脚RxFO上观察接收带通滤波器的输出。当 TEST41 时,脚RxFO直接输入发送带通滤波器被选择和允许。当 TEST21 时,发送到接收的自动转换延时由3秒缩至1.48ms。当TEST11时,发送到接收的自动转换模式无效,电路的功能模式 由Rx/控制,方式如下:当Rx/0时,电路连续发送,当Rx/1时,为便于测试时钟恢复模块与FSK解调模块的连接断开,此时TEST3为时钟恢复模块的输入端,RXDEM跟随TEST3,RxD送出重新同步的数据。,2、实验电路原理说明 电力线载波通信实验系统的构成原理框图如下图所示,它由ST7536、微控制器(MCU)和电力
8、线接口(PLI)等组成。详细原理图见图6-6。,图6-6 电力线载波通信系统构成框图,微控制器(MCU)U4采用了美国国家半导体公司COP系列单片机COP87L84EGN,它主要功能是完成对ST7536收发状态的控制、发送数据的产生、接收数据的处理及电力线接口(PLI)中功放电源的开启及关闭等功能。另外,微控制器通过RS232C接口芯片U5(MAX232)可实现与个人电脑(PC)的连接,即通过本实验装置可实现PC之间的电力线载波通信(由条件所限,本实验暂不开通此项功能)。,在实验装置中,微控制器的工作状态由拨动开关SW1控制,如表2:表2:,ST7536的波特率和信道选择由拨动开关SW2控制,
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- FSK 电力线 载波通信 实验

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