1、 本科毕业设计 （ 20 届） 基于单片机的电力载波家电控制器 所在学院 专业班级 通信工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 - 摘 要 人们期望能远程控制电器，可以在不同的房间里远程控制电器。 用家里的电路线作为基础设施，电线成为传输媒介的最好选择。 本文介绍了一种以单片机作为主控制器，利用家里的电力线作为信息传输媒介，采用电力载波芯片实现对家电的控制； 系统由插在原有电力插座上的插座构成，不需要重新布线。系统含一个主插座和数个从插座，主插座连接控制器，从插座上插接用电器。控制器基于单片机设计。从插座进行开关控制，并从插座上显示电器的开关状态 。 关键字 ：电力线载
2、波； 远程控制；单片机；家电控制 - 3 - Abstract People expect they can control the electrical appliance remotely, and can operate the electrical appliance directly in different rooms at the house. As the power line is the infrastructure of the house, power line becomes the best choice of communication media. This p
3、aper proposed a remote controller design based on power line. It composed of one mast socket and a number of slave sockets. MCU is used as the core circuit for controller. Detailed circuit and program for MCU are given in this paper. Key words: Power Line Communication; remote control; MCU; electric
4、al appliance controller; - 4 - 目 录 1 引 言 . 1 1.1 电力载波简介 . 1 1.2 使用电力载波的必要性 . 1 1.3 使用电力载波的可行性 . 1 2 家庭电力载波智能控制器总体设计 . 2 2.1 传统红外线控制器以及不足 . 2 2.2 电力载波控制器设计 . 2 2.3 电力载波的软件系统组成 . 4 3 电力载波硬件模块设计 . 5 3.1 控制电路模块 . 5 3.1.1 控制模块电路原理图 . 5 3.1.2 控制电路软件设计 . 5 3.2 地址判别及执行模块 . 7 3.3 电力载波调制模块 . 8 3.4 电力载波解调模块 .
5、9 3.5 键盘模块 . 9 3.6 主控模块 . 11 3.6.1 AT89C51/8279 单片机简介以及引脚说明 . 11 3.6.2 主控模块电路 . 15 3.7 受控电路模块 . 15 3.7.1 受控电路模块描述 . 16 3.7.2 电力线 MODEM 芯片 LM1893 及应用电路简介 . 16 3.8 PT2262 与 PT2272 芯片简介以及差别 . 17 4 电力载波控制器的软件系统设计 . 20 4.1 基于单片机电力载波控制器分析 . 20 4.1.1 编程语言的选择 .错误 !未定义书签。 4.1.2 设计环境的选择 .错误 !未定义书签。 - 5 - 4.1.
6、3 总体设计系统流程图 . 20 5 系统测试 . 21 6 结束语 . 22 致 谢 . 22 参考文献 . 23 附录 1 总设计图 . 24 附录 2 主要程序 . 26 附录 3 实物硬件图 . 32 - 1 - 1 引 言 1.1 电力载波简介 电力载波通讯即 PLC，是英文 Power line Communication 的简称。 电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。 从而达到节约达到财力物力，提高经济效益的目的。 1.2 使用电力载波的必要性
7、 电力线载波通信有以下优点： 通信距离长，不受地形，地貌的影响，投资小，施工期短，设备简单实现成本低。电力线网四通八达，遍布城乡，覆盖范围广，可充分利用 现有的低压电力线基础设施，无需重新架设设线路，避免了因布线而对公共设施和建筑物的损坏，而且 具有等时性，只要高压输电线一架通，载波通道就开通了。输电线架设到那里，载波通信线路就可以延伸到那里。 1.3 使用电力载波的可行性 由于单片机技术的不断发展 ,电力载波无论是理论上还是实际上都变的可以实行，由于单片机的平民化，使得电力载波的成本降低，单片机技术的飞速发展也为电力载波实行提供基础。 - 2 - 2 家庭电力载波智能控制器总体设计 2.1
8、传统红外线控制器以及不足 红外线 报警器 分主动式和被动式两种。主动式红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红线线又不断反弹的，那么报警器就不会报警。当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异常，就会报警。 被动式报警器少了一项功能，就是发射红外线。物理学上告诉我们，当物体的温度高于 0K的时候，就会发出红外线，换句话说任何物体都能发出红外线。而其后的原理，被动式报警器和主动式是一样的。 红外线报警器对温度敏感 ,温度越高的物体辐射出的红外线越强 ,当感应到环境中存在高出背
9、景强度的辐射时 ,就触发反警。在温度异常的情况下，也会产生误报警的情况。 2.2 电力载波控制器设计 本系统设计理念如图 2-1， 系统由插在原有电力插座上的插座构成，不需要重新布线。系统含一个主插座和数个从插座，主插座连接控制器，从插座上插接用电器。 控制器基于单片机设计。从插座进行开关控制，并从插座上显示电器的开关状态。本设计主要是为了提供生活的便利简洁，让家里电器可以处于方便控制状态。 - 3 - 电力线电力主控单元 受控单元 图 2-1 系统组成及原理框图 本设计实验流程： 主控单元主要由控制电路及调制器等组成。控制界面是 44 的键盘，键盘上的数字键是 0 9 号受控电器的地址，键盘
10、上的功能键（ ON、 OFF、 ALLOFF、 RST）是对受控电器实现开关、全开全关和复位的状态控制功能。控制电路对按键进行编码，输出编码信号通过调制器变成高频信号，调制载波频率根据电力线的频率特性一般选择在（ 40 600） kHz 范围之内，本系统中调制频率选择为 160kHz，方式为频率调制。受调后的高频信号经放大、滤波后，由耦合电容送入电力线传送。受控单元主要由选频放大、解调、地址判别及执行电路和受控的家用电器组成。由电力线传送来的调频信号经耦合电容，首先进入选频放大级，放大后的调频信号经解调后，再进行译码和地址判别。如编码信号不是发给本地 址单元的，则执行电路不执行任何命令。当编码
11、信号中地址与本受控单元地址相同时， 那么电路执行编码信号中的状态控制功能，继电器作吸合或释放动作，实现对目标电器负载的开关控制 ，从而达到控制的效果 。 电力线载波调制电路 控制电路 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ON OFF all on all off rst o 选频放大电路 电力线载波调制电路 地址判别及执行电路 受控电器 键盘 耦合电路 耦合电路 - 4 - 2.3 电力载波的软件系统组成 本设计采用 PROTEL 99SE，用此软件进行原理图以及 PCB 图的制作。 PROTEL 99SE 软件设计系统是一套建立在 IBMPC 兼容机环境下的 EDA 电路集成设计软件平台
12、。它具有电路原理图设计、 PCB（印制电路板）设计、电路的层次化设计、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能。 Microchip 公司为 PIC 系列单片机配备了功能强大的软件集成开发系统 Mplab，该软件是一个集成多种单片机应用开发工具软件于一体的、功能完备的软件包。 - 5 - 3 电力载波硬件模块设计 3.1 控制电路模块 3.1.1 控制模块电路原理图 图 3-1控制电路的硬件结构 3.1.2 控制电路 软件设计 软件设计结构如图 3-2 所示 ，工作初始， 当有键盘按下时， 那么久 产生中断INT0，在中断服务程序中读入键值 ，将键值转化为键盘编号，存入 AT89C51 的内部
13、 RAM 中，并在 RAM 的特定单元中 设置特定的数字 作为标志 ，作为数据来源存于 8279 的标志位。 第一种情况： 主程序查询到有按键标志位， 就马上 进行键盘信息处理 ，并且根据键值来选择开或者关功能，如果是单一开启或者关闭，那么就仅仅通过发送电器的代码去控制电器开启或者关闭，在此过程中会有延时，在确定电器的代码后，就发送开启或者关闭控制代码。最后电器会被关闭或者开启，那么此次程序运行完毕，并且跳转至下一次运行初始化。 第二种情况： 主程序查询到有按键标志位， 就马上 进行键盘信息处理 ，并且根据键值来选择开或者关功能，如果查询到此次的信息是要全开或者全关，那么马上发送全开或者全关代码，跳转到全开或者全关步骤，此时直接不经过延时步
