基于電力線通信的溫度采集系統(tǒng)模塊電路設(shè)計

　　無論是在日常生活還是在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度都是一個非常重要的指標。所以，對溫度數(shù)據(jù)的采集、測量和傳輸，一直都是研究的重點。傳統(tǒng)的溫度采集系統(tǒng)的實現(xiàn)方法包括專門鋪設(shè)有線通信線路傳輸溫度數(shù)據(jù)（如采用RS485總線結(jié)構(gòu)）和采用無線通信傳輸溫度數(shù)據(jù)（如藍牙，GPRS等）。傳統(tǒng)的鋪設(shè)專有的通信線路的方法設(shè)計成本較高、施工麻煩、出現(xiàn)問題時很難排除，已經(jīng)很難適應(yīng)高速發(fā)展的現(xiàn)代社會的需求。采用無線的方式則具有不用布線、實時性高等優(yōu)點，但是其設(shè)計成本也相應(yīng)的非常高。而在現(xiàn)代社會中，電力線幾乎無處不在，因此，本文提出了一種基于電力線通信的溫度采集系統(tǒng)，無需專門鋪設(shè)通信線路，能夠大大降低設(shè)計成本。溫度檢測模塊中，STC12LE5A60S2是主控芯片，由電源模塊、LCD顯示、電力線通信芯片RISE3501、DS18B20溫度傳感器、RS232等電路構(gòu)成。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　電源模塊

　　220V交流電轉(zhuǎn)16V直流電電路

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

　　圖3 220V交流轉(zhuǎn)16V直流

　　16V電壓轉(zhuǎn)化為5V電壓電路

　　使用78M05電源芯片將16V直流電轉(zhuǎn)化為5V直流電。這個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(zhuǎn)5V電壓

　　5V電壓轉(zhuǎn)3.3V電壓電路

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

　　圖5 5V電壓轉(zhuǎn)3.3V電壓

　　LCD顯示模塊

　　本系統(tǒng)使用6位筆段式LCD EDS826來顯示當前溫度，采用HT1621B 驅(qū)動芯片來驅(qū)動EDS826的顯示。這里不使用STC12LE5A60S2單片機直接驅(qū)動EDS826，這樣可以簡化系統(tǒng)軟硬件設(shè)計的復雜度，減輕主控單片機的任務(wù)，從而有利用系統(tǒng)的升級與擴展。其電路結(jié)構(gòu)如圖6所示。

　　圖6 LCD顯示電路

　　溫度檢測電路

　　本系統(tǒng)的溫度傳感器使用DS18B20。DS18B20 數(shù)字溫度計以9 位數(shù)字量的形式反映器件的溫度值。通過一個單線接口發(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（加上地線）。測溫范圍-55~+125℃，以0.5℃遞增。溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間200ms（典型值）。電路結(jié)構(gòu)如圖7所示。

　　圖7 溫度檢測電路

　　本系統(tǒng)采用具有兩個串口的STC12LE5A60S2作為系統(tǒng)的主控單片機。其特點是單時鐘周期、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(tǒng)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(shù)據(jù)，非常有利于系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計中，使用其中的一個串口和電力線通信芯片進行通信，從而控制電力線通信芯片收發(fā)數(shù)據(jù)。另一個串口則用于下載程序、打印系統(tǒng)調(diào)試信息以及和上位機通信（溫度檢測模塊用作主機模塊時）等。無需專用下載器，無需專用仿真器，可通過串口直接下載用戶程序。從而降低了設(shè)計開發(fā)的難度，降低了設(shè)計成本。

　　電力線通信電路

　　本系統(tǒng)使用RISE3501實現(xiàn)電力線通信。RISE3501是一款智能型電力載波控制芯片，內(nèi)部集成電力收發(fā)模塊，F(xiàn)lash、SRAM以及 8位處理器內(nèi)核。設(shè)計符合EIA-709.1和EIA-709.2標準規(guī)范。RISE3501可以通過串口和主控單片機通信。單片機將滿足645規(guī)約的指令和數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給RISE3501，RISE3501則通過電力線將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。當RISE3501從電力線上接收到發(fā)給自己的數(shù)據(jù)時，其將數(shù)據(jù)收下，并將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給主控單片機。