基于电力线载波通信的路灯监控系统

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1、目录第一章绪论1第二章系统结构52.1发送模块设计52.2接收模块设计52.3耦合电路62.4滤波器(FIL电路)62.5前级放大器72.6功率放大器(PAMP功放电路)72.7SC1128与AT89C2051连接82.8SC1128的I/O口扩展8第三章芯片及元器件介绍113.1AT89C51113.1.1引脚说明113.1.2内部结构123.2AT89C2051123.2.1AT89C2051的功能特性123.2.2引脚说明133.3SC1128143.3.1功能特点143.3.2引脚说明153.4DS1302163.4.1引脚及原理说明163.574LS164173.5

2、.1引脚功能及结构17第四章路灯监控软件设计194.1路灯监控软件总体设计194.2DS1302与单片机的接口程序设计214.374LS164扩展I/0口及静态显示244.4SC1128初始化程序设计264.5SC1128发送程序设计274.6SC1128接收程序设计28第五章调试295.1硬件调试295.1.1硬件电路板的设计295.1.2硬件检查295.2软件调试305.3总体调试30第六章结论31参考文献3236致谢33附录A监控发射模块硬件原理图34附录B接收模块硬件原理图35附录C耦合电路图36附录D滤波器电路图3736第一章绪论城市道路照明是城市建设的一个重要组成

3、部分，对美化城市、加强社会治安、保障夜间交通及城市的文明建设起重要的作用，同时也为城市的人民生活和经济活动提供了重要保障[1]。随着计算机技术、通信技术、电力线载波数据传输技术和测控技术的发展，设计自动化程度高、运行可靠、高效节能和使用维护方便的路灯系统，是路灯控制与管理现代化的必然要求[2]。据1999年全国道路照明专业委员会第九届年会上得到的不完全统计数字，目前国内所有城市道路照明灯的总数约300万只，工矿企业、车站、机场、码头、高速公路等非市政照明灯的总数约100万只，总数400多万只，并且每年递增10%以上。如果及时将电力线载波技术应用到路灯监控系统中，仅从节约电费、

4、降低灯泡损耗和人工开支三项来计算，五年时间可为国家节约近100亿元人民币。为了提高道路照明系统的质量，及时发现路灯的损坏情况，方便市民生活，人们希望能够利用已有的路灯供电系统传输监测路灯的信号，以便实现对路灯的及时维修[3]，而电力线载波通信技术就是利用已有的电力线路传送数据的，无需重新装设通信线路，也不占用无线通信频道资源，经济便利，前景十分广阔[4]。我国的城市照明路灯多为钠灯，此灯在启动时需在阳极与阴极间加2000V以上的高压脉冲，使内部气体电离。启动后，灯具有负阻效应，需用1个大电感限流。路灯损坏有三种可能：①灯丝烧断②启动电路（高压脉冲发生）故障③限流电感烧断当上述

5、情况之一发生，灯即不能点燃。显而易见，上述故障均需更换硬件，而不能通过遥控修复。本检测系统仅检测灯的点燃与否，也不检测导致灯不能点燃的原因。因为检测的电路复杂，更重要的是没有实用价值。城市的照明路灯，由各市的路灯管理所负责管理，管理的任务主要是：①保证路灯的正常运行，维修更换损坏的设备。②按季节调整路灯的开闭时间，以节约用电。③路灯皆采用分区域分街道控制，人工监控。目前还不能做到单灯控制，实际也没有这种必要。36本监控系统主要是灯的好坏检测，控制信号则为开、关灯的时间，作为故障检测的时间判据。本课题研究的目的就是应用电力线扩频载波(SpreadSpectrumCarrier)

6、技术实现单个路灯的监控。电力线载波通信技术(本文所研究的电力线载波通信是指低压电力线通信)应用在路灯监控系统中，可以对单个路灯故障进行及时检测。本课题主要工作如下：①为了提高电力线载波模块的通信能力，研究了低压电力线传输特性和扩频通信技术；②完成了实用的电力线载波通信接收模块的硬件设计；③完成了实用的路灯故障发射模块的硬件设计；④编写程序实现对路灯监控系统的设计要求。电力线通信技术如果能够成功地应用在路灯监控系统，那么它必将带动其他电力线通信技术领域的发展与应用，如在楼宇自动化领域、家庭安防系统、自动抄表领域、网络家电领域、爬壁机器人领域等，前景十分广阔[5]。扩频通信是一种

7、新型的通信技术，是通信领域中的一个重要发展方向。由于它具有抗干扰能力强、截获率低、码分多址、信号隐蔽、保密和易于组网等一系列独特的优点，一经出现便引起世界各国的极大关注[6]。传统的模拟无线通信一般采用调频(FM)和调幅(AM)两种方式，不能适应高速数据通信的要求。进入80年代后，数字无线数据通信方式成为主流，其调制方式有振幅键控(ASK)。频移键控(FSK)和相移键控(PSK)，其优势是便于采用先进的数字信号处理技术，如均衡技术、编码技术等，提高了数据传输速率和传输的可靠性[7]。但是这些系统存在不少