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2 硬件设计
2. 1 微控器及调制解调芯片的选择
由于低压电力线上存在信号衰减大、时变性大、噪声影响大等不利因素,这些问题导致误码率的升高,通信质量严重下降。除了选择好的通信器件从“硬”的方面来提高通信质量,降低误码率外,另一种解决方法是采用一些纠错能力强的编译码方案,这可能使得算法复杂化,运算速度降低进而导致通信速率下降,这种方法对处理器运算速度的要求较为苛刻,同时也要求微处理有较强的控制功能。在兼顾运算能力与控制性能之后,选用了飞利浦(Philips)公司的ARM内核的LPC2132单片机,LPC2132是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32/16位ARM7TDMI- SCPU的微控制器,并带有64kB的嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接「7和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。较小的封装和极低的功耗使LPC2132可理想地用于小型系统中。处理器自带的8路10位A/D转换,可以保证CO检测、烟雾检测中数据采集的需要。
本系统选择了SUSTHOMSON公司的电力线载波通信专用Modem芯片ST7538, ST7538内部集成了发送和接收数据的所有功能,通过串行通信,可以方便地与微处理器相连接,内部具有电压自动控制和电流自动控制,只要通过祸合变压器等少量外部器件即可连接到电力网中。ST7538是一款功能强大、集成度很高的电力载波芯片,采取了多种抗干扰技术。如果能够很好地利用它的多频段性,将可以克服窄带通信的缺点。ST7538作为很有代表性的窄带通讯芯片在远程抄表、灯光控制、智能家电等领域已经有了广泛的应用。
2. 2 系统的硬件连接
系统电路原理框图如图2所示。
LPC2132通过监测载波信号(CD/PD端)与监测波特率信号(BU端)来得到载波的情况,而通过REG _ OK, PG,TOUT端来得到ST7538自身的状态情况。LPC2132与ST7538之间的数据交换是通过SPI口(串行外设接口)来完成的;LPC2132与通信设备之间的通信是通过SCI(串行通信接口)来进行的,其间采用MAX202E来完成电平转换〔s-e7为使系统通用性好,系统中提供RS232C电平、TTL电平数据接口。数据从系统输出时,若输出为RS232C电平,从设备要求TTL电平,则由MAX202E完成由RS232C电平转换为TTL电平之间的转换,相反亦然;若系统输出电平与从设备要求电平一样为TTL电平/RS232C电平,则电平就不用转换。数据从系统输入时,若需要RS232C电平与TTL电平之间的转换,也由MAX202E完成。
时钟单元采用时钟芯片SD2405AP,该芯片内置晶振、充电电池、具有标准IZ C接口,可方便地挂接在LPC2132的Iz C接口上,芯片内部具有年、月、日、时、分、秒寄存器,可以满足诱导风机定时、延时启/停控制、CO及烟雾的定时检测要求,由于LPC2132的资源丰富,还可以根据实际需求选择接上LCD显示或键盘等其它周边设备。
图2 系统电路原理框图
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