基于電力線(xiàn)通信的溫度采集系統模塊電路設計

　　無(wú)論是在日常生活還是在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度都是一個(gè)非常重要的指標。所以，對溫度數據的采集、測量和傳輸，一直都是研究的重點(diǎn)。傳統的溫度采集系統的實(shí)現方法包括專(zhuān)門(mén)鋪設有線(xiàn)通信線(xiàn)路傳輸溫度數據（如采用RS485總線(xiàn)結構）和采用無(wú)線(xiàn)通信傳輸溫度數據（如藍牙，GPRS等）。傳統的鋪設專(zhuān)有的通信線(xiàn)路的方法設計成本較高、施工麻煩、出現問(wèn)題時(shí)很難排除，已經(jīng)很難適應高速發(fā)展的現代社會(huì )的需求。采用無(wú)線(xiàn)的方式則具有不用布線(xiàn)、實(shí)時(shí)性高等優(yōu)點(diǎn)，但是其設計成本也相應的非常高。而在現代社會(huì )中，電力線(xiàn)幾乎無(wú)處不在，因此，本文提出了一種基于電力線(xiàn)通信的溫度采集系統，無(wú)需專(zhuān)門(mén)鋪設通信線(xiàn)路，能夠大大降低設計成本。溫度檢測模塊中，STC12LE5A60S2是主控芯片，由電源模塊、LCD顯示、電力線(xiàn)通信芯片RISE3501、DS18B20溫度傳感器、RS232等電路構成。

　　系統硬件設計

　　電源模塊

　　220V交流電轉16V直流電電路

　　變壓器將220V交流電轉換為16V交流電，橋式整流電路將16V交流電轉化為直流電，通過(guò)電容電感濾波后得到大約16V直流電。這個(gè)16V直流將直接給電力線(xiàn)通信芯片的發(fā)送電路的功率放大器供電。如圖3所示。

　　圖3 220V交流轉16V直流

　　16V電壓轉化為5V電壓電路

　　使用78M05電源芯片將16V直流電轉化為5V直流電。這個(gè)5V直流電將給DS18B20溫度傳感器供電。如圖4所示。

　　圖4 16V電壓轉5V電壓

　　5V電壓轉3.3V電壓電路

　　使用AP1117將5V直流電轉化為VCC3.3V電壓。再通過(guò)磁珠F-BEAD分出來(lái)VCCA3.3V，VCCA3.3V將給電力線(xiàn)通信芯片的接收電路供電。

　　圖5 5V電壓轉3.3V電壓

　　LCD顯示模塊

　　本系統使用6位筆段式LCD EDS826來(lái)顯示當前溫度，采用HT1621B 驅動(dòng)芯片來(lái)驅動(dòng)EDS826的顯示。這里不使用STC12LE5A60S2單片機直接驅動(dòng)EDS826，這樣可以簡(jiǎn)化系統軟硬件設計的復雜度，減輕主控單片機的任務(wù)，從而有利用系統的升級與擴展。其電路結構如圖6所示。

　　圖6 LCD顯示電路

　　溫度檢測電路

　　本系統的溫度傳感器使用DS18B20。DS18B20 數字溫度計以9 位數字量的形式反映器件的溫度值。通過(guò)一個(gè)單線(xiàn)接口發(fā)送或接收信息，因此在主控單片機和DS18B20 之間僅需一條連接線(xiàn)（加上地線(xiàn)）。測溫范圍-55~+125℃，以0.5℃遞增。溫度數字量轉換時(shí)間200ms（典型值）。電路結構如圖7所示。

　　圖7 溫度檢測電路

　　本系統采用具有兩個(gè)串口的STC12LE5A60S2作為系統的主控單片機。其特點(diǎn)是單時(shí)鐘周期、高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統的8051單片機，但速度快8～12倍。片上集成60K Flash存儲器，可用于存儲程序和溫度數據，非常有利于系統的軟件的升級換代。該單片機具有雙串口，這是選擇這款單片機最主要的原因之一。在系統設計中，使用其中的一個(gè)串口和電力線(xiàn)通信芯片進(jìn)行通信，從而控制電力線(xiàn)通信芯片收發(fā)數據。另一個(gè)串口則用于下載程序、打印系統調試信息以及和上位機通信（溫度檢測模塊用作主機模塊時(shí)）等。無(wú)需專(zhuān)用下載器，無(wú)需專(zhuān)用仿真器，可通過(guò)串口直接下載用戶(hù)程序。從而降低了設計開(kāi)發(fā)的難度，降低了設計成本。

　　電力線(xiàn)通信電路

　　本系統使用RISE3501實(shí)現電力線(xiàn)通信。RISE3501是一款智能型電力載波控制芯片，內部集成電力收發(fā)模塊，Flash、SRAM以及 8位處理器內核。設計符合EIA-709.1和EIA-709.2標準規范。RISE3501可以通過(guò)串口和主控單片機通信。單片機將滿(mǎn)足645規約的指令和數據通過(guò)串口發(fā)送給RISE3501，RISE3501則通過(guò)電力線(xiàn)將數據發(fā)送出去。當RISE3501從電力線(xiàn)上接收到發(fā)給自己的數據時(shí)，其將數據收下，并將數據通過(guò)串口發(fā)送給主控單片機。