基于P89V51單片機的電力線載波溫濕控制系統設計

　　溫箱內部采用電熱絲和電風扇調節溫度。檢測到溫度低于設定溫度時，電熱絲通電，當溫度超過設定溫度時，電風扇通電降溫，兩者均通過繼電器實現工作。

　　按鍵模塊選用8緩沖驅動器，三態的74LS244擴展8個按鍵。按鍵沒有按下時，IO輸入被拉高為高電平；當按鍵按下時，相應管腳被拉低，產生外部中斷信號，在中斷服務程序中讀按鍵信息。使能芯片，單片機通過74LS244讀取按鍵狀態。每個按鍵對應于電力線上的各個溫箱設備，各控制設備既是主控設備也是被控設備，方便實驗員隨時調節各溫箱情況。

　　溫度調節模塊通過旋轉編碼器即旋鈕進行溫度調節，能比較準確地設定溫度值。旋轉編碼器是通過轉軸旋轉，經內部電路產生90°相位差的正、反計數脈沖，不直接改變信號，轉速越高其脈沖寬度就越窄。當旋轉編碼器正向旋轉時，A相相位超前B相90°；反向旋轉時，B相超前A相90°。編碼器旋轉時，每轉過一個柵格，A相就產生一個脈沖信號，觸發一次中斷，在中斷服務程序中通過判斷B相的值來確定是正轉還是反轉并計數。為了有效地消除旋轉時的抖動，編碼器產生的信號通過施密特觸發器整形后再接到單片機，同時在代碼中做一個相應的延時能達到很好的效果。

　　為了能直觀地反映溫箱內的環境情況，本設計增加了通用的12864液晶模塊。該液晶模塊的控制芯片為ST7920，支持繪圖、字符和漢字，在一般的應用中足以勝任。當液晶控制碼為寫狀態時，數據通過串口發送至液晶控制單元，顯示各溫箱溫濕度值及變化趨勢，并能顯示預計溫度變化時間等信息。

　　2.3 編解碼模塊

　　編解碼電路以MT8888為核心單元，通過控制單元的控制，可以分別執行編碼、解碼。當有按鍵操作時，單片機被喚醒進入中斷，讀旋轉編碼器變量，獲取溫度調節信息，對所選擇溫箱進行溫度設定，將數據由單片機P1口送至MT8888。MT8888工作于DTMF發送模式時，單片機發送4位BCD碼于TDR(發送數據寄存器)中控制芯片內部分頻器合成DTMF發送信號，由8號引腳輸出經耦合電路加載至電力線上，同時將修改信息送液晶顯示，方便管理。

　　在被控設備端，其原理大致與主控設備端相似。此時，MT8888工作于接收模式。通過耦合電路卸載電力線上的DTMF信號，送MT8888解碼后經RDR(接收數據寄存器)送單片機。單片機通過中斷服務程序，在P1口獲取解碼后的BCD碼信息。通過對比接收到的數據和各終端設備設定數據，判斷是否執行操作，并返回操作信息。在整個過程中，任意終端設備均可以了解在整個電力線系統中其他設備的工作狀況。

　　2.4 電力線耦合模塊

　　按照低壓電力線通信耦合技術的要求，必須進行強弱電隔離，同時確保較高的載波信號加載效率。為此，本系統采用“電磁耦合”與“阻容耦合”相結合的“復合耦合”[4]。載波接收耦合電路如圖２所示，變壓器在耦合載波信號的同時使通信電路與強電隔離。二極管D1、D2起限幅作用，用來保護后續電路。其調諧回路的諧振頻率應滿足：

　　若將中心頻率選在460 kHz，電容取值為22 nF，經計算可得電感L的取值在5.7 nH左右，即通過調節變壓器初級繞組電感量來調節中心頻率。變壓器T1將電力線與耦合電路的其余部分相隔離，從電力線上接收載波信號，濾除來自電力線上的干擾噪聲。

　　發送耦合電路如圖3所示，三極管Q1和變壓器T1組成調諧功率放大電路。同樣變壓器在耦合載波信號的同時使通信電路與強電隔離。在Q1和前級運放之間通過一個電阻R1耦合載波信號，同時避免后級電路產生自激振蕩，也能相應的增加放大器的負載阻抗。前級運放輸出的信號經R1輸入到功率放大管Q1，再經Q1和諧振網絡組成的單調諧放大器放大耦合到電力線上，實現信號的發送。