基于GPRS和PLC的遠程路燈監(jiān)控系統(tǒng)設計
3.2 電力線載波模塊設計
電力線接口模塊由線驅動器和線接口組成,它的主要功能是:
①發(fā)送模式中,用于將ST7537送來的傳送信號(AT0)放大和濾波;
②接收模式中,從電力線給ST7537的接收口提供接收信號;
③有抵制尖峰脈沖和過載的保護電路。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/163118.htm
電力線接口模塊的框圖如圖3所示。線驅動器起放大ST7537的輸出信號(AT0)的作用。為了使線驅動器適用于電力線,使用了線接口。在線接口中使用了變壓器,其功能為:
◆把其他電路與電力線隔離開;
◆把傳輸信號送到電力線上去;
◆從電力線中提取出接收信號;
◆濾除傳輸信號中的諧波。
電力線接口模塊的電路原理圖如圖4所示。
復合晶體管Q1、Q2、Q3、Q4組成推挽式放大器。電阻R1、R2可使放大器獲得最佳性能。當(接收模式)時,ST7537輸出信號PABC=1和使雙極型晶體管Q1和Q5截止,切斷了功率放大器的電源,功放不工作。
變壓器由1個主繞組和2個副繞組組成。繞組比例為4:1:1,其參數(shù)為:主繞組9.4μH,副繞組140μH,C1=2.2 nF。為了防止非線性畸變,C2的線性必須非常好,C3濾除從電力線過來的50/60 Hz的信號,并有短路保護功能。當相位不知時,使用附加電容C4加到C3上去,組成放電回路,避免發(fā)生觸電危險。
為了避免尖峰信號對電路的破壞,采用1個雙向穩(wěn)壓管。當電壓值大于或等于穩(wěn)壓管電壓時,穩(wěn)壓管就會短接到地,保護接口電路地器件不會被燒壞。
另外,該系統(tǒng)采用了Dallas半導體公司的DS1302涓流充電時鐘芯片。該芯片是可編程I2C串行接口時鐘芯片,還提供31字節(jié)的非易失SRAM用于數(shù)據(jù)存儲。優(yōu)點是電路結構簡單,可以通過單片機的任意I/O口作為SCL和SDA信號線,編程簡單,成本較低。
4 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)主要采用無線Modem CMS91來進行歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)以及報告信息的遠程傳輸。通過單片機AT指令對CMS91進行上網前的設置和數(shù)據(jù)的傳輸。當收到CMS91的正確反饋回答后,1條物理信道就在CMS91和GPRS網絡之間建立起來。單片機通過向Modem發(fā)送不同的AT命令來控制其工作。
CMS91加電后,應用程序需通過P0口操作CMS91的ON/OFF控制位,CMS91正式啟動的過程大約3~5 s,若CMS91接有有效的SIM卡,CMS91將附著在GPRS網絡。對CMS91的串口讀寫操作仍然由中斷服務程序來實現(xiàn),復位上電后,程序先進行工作頻率等參數(shù)的設置,然后進行撥號和PPP協(xié)商。PPP協(xié)商成功后,將得到系統(tǒng)本地IP,一旦獲得自己的IP,系統(tǒng)實際上就已經連入Internet,但要和連入Internet的另一IP終端通信,就還需要與另一IP終端進行端對端的TCP連接。在TCP連接成功后,整個程序將保持這個連接狀態(tài)。進入TCP連接狀態(tài)后,可能會收到TCP連接的另一IP終端發(fā)來的數(shù)據(jù),在層層解包處理之后,便可以得到TCP層之上的種種應用層數(shù)據(jù)。如果要向對方發(fā)送數(shù)據(jù),則要先進行中斷請求發(fā)送,在等到TCP連接建立之后方可發(fā)送。這部分TCP/IP協(xié)議的處理由CMS91內嵌的單片機來完成。
GPRS模塊發(fā)送子程序和接收子程序的流程如圖5所示。
5 結論
本文設計的基于GPRS和PLC的遠程路燈監(jiān)控系統(tǒng),相對于以往的時鐘以及光電控制路燈,能夠對路燈線路進行有效的監(jiān)控,實現(xiàn)遙控、遙測和遙信功能,而且運行穩(wěn)定、可靠。該設計采用GPRS和PLC進行通信,無需重新鋪設線纜和構建新的通信網絡,運行成本很低,具有很好的應用和推廣價值。
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