【摘　要】介紹了利用電力線MODEM，采用電力線載波形式，對家電網絡進行的遠程集中控制，可實現對任意家用電器的選控及對家電網絡的群控。
?? 關鍵詞：電力線載波 遙控 AT89C52
　　
1　引　言
　 家電網絡控制是多個家用電器連網遠程控制，實現家務勞動和家庭管理的高度自動化，是家電自動化系統的發展方向之一。
　 家用電器如何組網進行數據通信，是家電網絡控制的一個重要問題。如果利用傳統的鋪設專門電纜線的方法，則這些電纜線的安裝和維護費用較高，而且不能方便地分支或連線。在所有的通信方式中，電力線載波通道是最直接、最經濟的通信媒介，但電力線存在各種電磁干擾，必須采取有效手段加以排除后才能利用。本文介紹利用電力線MODEM芯片LM1893，采用電力線載波形式，設計出可靠的家電網絡控制系統，對位于同一配電變壓器范圍內的多路家用電器進行遠程開關控制。
2　系統組成及工作原理
　 系統組成及原理框圖如圖1所示。系統由一個主控單元、220V的電力線傳輸通道和若干并接在電力線上的受控單元組成。
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?? 主控單元主要由控制電路及調制器等組成。控制界面是4×4的鍵盤，鍵盤上的數字鍵是0～9號受控電器的地址，鍵盤上的功能鍵（ON、OFF、ALLOFF、RST）是對受控電器實現開／關、全開／全關和復位的狀態控制功能。控制電路對按鍵進行編碼，輸出編碼信號通過調制器變成高頻信號，調制載波頻率根據電力線的頻率特性一般選擇在（40～600）kHz范圍之內，本系統中調制頻率選擇為160kHz，方式為頻率調制。受調后的高頻信號經放大、濾波后，由耦合電容送入電力線傳送。
　 受控單元主要由選頻放大、解調、地址判別及執行電路和受控的家用電器組成。由電力線傳送來的調頻信號經耦合電容，首先進入選頻放大級，放大后的調頻信號經解調后，再進行譯碼和地址判別。如編碼信號不是發給本地址單元的，則執行電路不執行任何命令。當編碼信號中地址與本受控單元地址相同時，則執行電路將執行編碼信號中的狀態控制功能，繼電器作吸合或釋放動作，實現對目標電器負載的開／關控制。
3　電力線MODEM芯片LM1893及應用電路簡介
　 LM1893為美國國家半導體公司生產的專用于電力線上傳輸數據的MODEM芯片，可進行半雙工的數據通信。發送數據時，基帶數據對載波進行FSK調制，已調載波再經過片內功率驅動器加到電力線中；接收時由于采用基于鎖相環的解調器和針對脈沖噪聲干擾設計的脈沖噪聲濾波器，使接收信號的動態范圍很寬，靈敏度極高。
　 LM1893典型應用電路如圖2所示。第5腳TX／RX是收發狀態控制腳：接高電平為發射狀態，接低電平為接收狀態。發射時，待發數據由第17腳輸入，控制LM1893內部的流控振蕩器產生中心頻率約為160kHz的FSK信號，經放大后從第10腳輸出，耦合至電力線上。接收時，電力線傳來的FSK信號經高壓耦合電容和變壓器組成的高通濾波環路之后，再經LC并聯諧振回路選頻 ，，由LM1893的第10腳輸入，經內部鎖相、濾波，轉換成“1”、“0”數據，由第12腳輸出。第12腳設計成集電極開路，可直接與TTL、CMOS電路接口。通過調節5K可調電阻，LM1893的中心頻率可在50～300kHz范圍內選擇。
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4　主控單元電路設計
4．1　控制電路設計
4．1．1　硬件設計
　 用戶通過按鍵控制電器開關動作。例如，順序按下“ON”、“7”兩鍵，實現第7號電器開的動作。按下“ALLON”功能鍵，實現0～9號電器全開。四位LED顯示相應功能和數字信息。
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4．1．2　軟件設計
　 軟件設計結構如圖4所示。當有鍵盤按下時，產生中斷INT0，在中斷服務程序中讀入鍵值 ，將鍵值轉化為鍵盤編號，存入89C52的內部RAM中，并在RAM的特定單元中設置特定的數字，作為數據來源存于8279的標志位。主程序一旦查詢到有按鍵標志位，進行鍵盤信息處理，先根據功能鍵的不同，轉入相應的程序分支，并發送相應的控制代碼。
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4．2　電力線載波調制電路
　 電力線載波調制電路如圖5所示。將LM1893的典型應用電路中LM1893的5腳接高電平，置為發射信號狀態。外接編碼芯片PT2262即可。
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???PT2262編碼器的D0～D3端輸入主控單元的89C52產生的4位控制代碼，TE端是發送控制端，低電平有效。PT2262對控制代碼進行編碼，從DO端串行輸出代表D0～D3輸入狀態的數據流，與LM18 93的17腳相連，將從89C52送出的控制信號經LM1893調制處理后發出載波信號，再經中頻變壓器及耦合電容送到電力線發送。另外，PT2262的A0～A5是地址碼輸入，可編成“1”、“0”、“開路”三種狀態，用于對接收端多個電器的識別。只有當接收端的解碼器編制地址與發送端的編碼器PT2262的A0～A5編址完全相同時，信息才被接收。
5　受控單元電路設計
　 受控單元的作用是將電力線上的高頻信號經耦合、選頻放大后再進行解調，地址譯碼后對受控電器進行狀態控制。
5．1　電力線載波解調電路
　 將LM1893的典型應用電路中LM1893的5腳接地，置為接收信號狀態，外接解碼芯片PT2272即可，電力線載波解調電路如圖6所示。
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???由電力線傳送來的調頻信號經選頻放大，由LM1893解調，解調后的信號由LM1893的12腳輸出到解碼器PT2272。若經編制PT2272的A0～A5地址輸入狀態與發射端PT2262所設地址狀態完全相同，收發地址匹配，這樣解調后信號才能經PT2272正確解碼，VT變高，指示傳輸有效 。PT2272輸出與發射端相同的四位控制代碼D0～D3到地址判別及執行電路，去控制電器的開關狀態。
5．2　地址判別及執行電路
　 地址判別及執行電路如圖7所示。地址譯碼采用高速TTL4～16線譯碼器74HC154，它的輸入A～D端與解碼器PT2272的輸出的控制代碼D0～D3相連。D觸發器74HC74A的CP端與代表電器地址碼的譯碼器的10個輸出端（“0”～“9”）相連。當按下0～9的鍵盤鍵時，譯碼器的輸出低電平有效，若鍵盤鍵入的受控電器的地址碼與本受控單元撥碼開關SW－10預先設置地址相同（撥碼開關設置受控電器的地址編號），D觸發器的D端所接高電平就會出現在Q端，這時Q呈低電平，使譯碼器輸出端Y10和Y11的ON（開）和OFF（關）命令能夠通過兩個或門電路使繼電器動作，控制電器的開關。若鍵盤上鍵入的地址碼與撥碼開關設置的地址不符，則D觸發器的CP無效，這時Q仍保持高電位，兩或門禁止，ON／OFF命令無效。當ALLON（Y12端輸出）命令或ALLOFF（Y13端輸出）命令有效時，不論或門是否打開，都可通過與門使R－S觸發器Q端置1或置0，使繼電器吸合或釋放 ，實現全開或全關的群控功能。
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6? 結束語
???? 本文介紹的是以電力線為通信介質的家電網絡控制系統。主控單元是體積小、功耗低 、攜帶方便的家電集中控制器，實現對多個家用電器(電飯煲、電燈等)的遠程的開關控制。受控單元是與家電集中控制器配套的多個接收插座，通過對插座上的撥碼開關設置所連接的電器的地址編號，從而形成家電連網遠程控制系統。系統安裝使用方便，性能穩定、可靠，但使用范圍僅限于同一配電變壓器內，而且同相傳輸的效果最好，異相傳輸需在相線并接600V，1μF的耐壓電容以提供信號通路。該系統的主要缺點是通信傳輸距離有限，目前最好只有500m 。如需達到實用，還有特進一點提高通信傳輸距離。　　

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