專利名稱：基于電力線路的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信息的傳輸方式，主要是以電力線作為傳輸介質(zhì)，將信息調(diào)制到電力線上，通過電力線將信息傳輸出去，更具體地講，本發(fā)明是一種基于電力線路的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)。在國際專利分類表中，本發(fā)明應(yīng)分為H部。
背景技術(shù)：
目前，由于網(wǎng)絡(luò)智能家電的出現(xiàn)，對控制傳輸方式提出了新的要求。在家電控制和網(wǎng)絡(luò)傳輸方面現(xiàn)在以微波和有線的方式與主機進行通信。有線的方式通常需要重新額外布設(shè)弱電控制線以實現(xiàn)對電器的控制，因為重新布線，信號穩(wěn)定，但是安裝復(fù)雜，造價高，工期長，還存在一定的安全隱患，只適用新裝修用戶。無線的方式主要采用無線射頻技術(shù)，無須重新布線，利用點對點的射頻技術(shù)，實現(xiàn)對電器的控制，比較容易，但系統(tǒng)功能較弱，控制方式比較單一，容易受各種因素干擾，不太穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)的不足，提供一種全新的無須重新布線的、安裝比較簡單的、可以即插即用的、能夠不斷升級的、功能比較強大的一種基于電力線路的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的所述的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)包括微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊和接收/發(fā)射模塊。
所述的微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的接收/發(fā)射模塊相連接。
在所述的接收/發(fā)射模塊上另外還有兩條連線，所有接收/發(fā)射模塊的上述兩條連線均相互并聯(lián)連接。
所述的微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊的數(shù)量≥1，所述的接收/發(fā)射模塊的數(shù)量≥1。
所述的微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊的數(shù)量為5個，所述的接收/發(fā)射模塊的數(shù)量為5個。
所述的微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊包括第一微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊、第二微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊、第三微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊、第四微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊和第五微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊。
所述的接收/發(fā)射模塊包括第一接收/發(fā)射模塊、第二接收/發(fā)射模塊、第三接收/發(fā)射模塊、第四接收/發(fā)射模塊和第五接收/發(fā)射模塊。
所述的第一微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第一接收/發(fā)射模塊相連接。
所述的第二微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第二接收/發(fā)射模塊相連接。
所述的第三微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第三接收/發(fā)射模塊相連接。
所述的第四微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第四接收/發(fā)射模塊相連接。
所述的第五微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第五接收/發(fā)射模塊相連接。
所述的第一接收/發(fā)射模塊至第五接收/發(fā)射模塊還分別有另外兩條連線，上述兩條連線相互并聯(lián)。
所述的接收/發(fā)射模塊包括芯片LM1893和微控制器。
所述芯片LM1893的第1腳接電容C1的一端，其第2腳接電容C1的另一端；其第3腳接電阻R1的一端，電阻R1的另一端接電容C2的一端，電容C2的另一端接所述芯片LM1893的第4腳。所述芯片LM1893的第5腳接所述微控制器的P1.0腳。所述芯片LM1893的第6腳接電容C3的一端，電容C3的另一端接GND，其第7腳連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端接電容C4的一端，電容C4的另一端接GND。所述芯片LM1893的第8腳和第9腳短接相連。二極管D1和D2的正極同時接地，其負極均接所述芯片LM1893的第10腳和電阻R3的一端，電阻R3的另一端接變壓器T1次級的一端和電容C6的一端，電容C6的另一端分別連接變壓器T1次級的另一端、電容C5的正極和電源V+，電容C5的另一端接GND。電容C7的一端接變壓器T1初級的一端，其另一端接220V的一端，變壓器T1初級的另一端接220V的另一端。電阻R4的一端接所述芯片LM1893的第11腳和電阻R5的一端，電阻R4的另一端接電源V+。電阻R5的另一端接所述芯片LM1893的第12腳和微控制器的RX腳。電容C8的一端接所述芯片LM1893的第13腳，其另一端分別接所述芯片LM1893的第14腳和GND。所述芯片LM1893的第15腳接電源V+。所述的電容C9的一端接所述芯片LM1893的第16腳，其另一端接GND。所述芯片LM1893的第17腳連接所述的微控制器的TX腳。電阻R6的一端接所述芯片LM1893的第18腳，其另一端接滑動電阻R7的一端，所述的滑動電阻R7的滑動端連接滑動電阻R7的另一端和GND。
由于本發(fā)明采用了上述的技術(shù)方案，直接利用電力線作為信號傳輸和控制總線，通過電力線將各發(fā)射和接收模塊連接起來，而發(fā)射和接收模塊又與微控制器(MCU)相連，通過微控制器實現(xiàn)控制，實現(xiàn)電力線互相通話，無須布線，安裝快捷。將控制器插到一個房間的插座上，按動按鍵發(fā)出諸如開關(guān)變暗、變亮等信號，信號通過電線傳播，其它房間就可以接收指令并產(chǎn)生相應(yīng)的動作。最多可以有256個不同的地址，可以不斷擴展升級，像搭積木一樣按照用戶需要選配產(chǎn)品。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行說明，其中附圖1為本發(fā)明一個實施例的電路框圖。
附圖2為本發(fā)明的接收/發(fā)射模塊的原理圖。
從附圖1實施例的電路框圖可以看到，在該實施例中共有五個微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊，接收/發(fā)射模塊也是五個。而附圖2并給出了接收/發(fā)射模塊詳細的原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，其中附圖1為本發(fā)明一個最佳實施例的電路方框圖。
在該附圖中可以看到，微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊包括第一微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊、第二微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊、第三微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊、第四微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊和第五微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊。接收/發(fā)射模塊包括第一接收/發(fā)射模塊、第二接收/發(fā)射模塊、第三接收/發(fā)射模塊、第四接收/發(fā)射模塊和第五接收/發(fā)射模塊。所述的第一微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第一接收/發(fā)射模塊相連接。所述的第二微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第二接收/發(fā)射模塊相連接。所述的第三微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第三接收/發(fā)射模塊相連接。所述的第四微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第四接收/發(fā)射模塊相連接。所述的第五微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第五接收/發(fā)射模塊相連接。所述的第一接收/發(fā)射模塊至第五接收/發(fā)射模塊還分別有另外兩條連線，上述兩條連線相互并聯(lián)。
在電力線路的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)中，有三個工作模式一個發(fā)射多個接收、多個發(fā)射單個接收、一個發(fā)射多個接收和多個發(fā)射單個接收兩種模式同時存在。也就是說，前兩種模式可以分別單獨作為一個系統(tǒng)工作，也可以同時存在同一個系統(tǒng)中作為第三中模式工作。當(dāng)處于一個發(fā)射多個接收的工作模式時，指有一個集中的單元，就是發(fā)射單元，所有的指令都是從發(fā)射單元發(fā)送出來，通過電力載波傳送給接收單元，在接收單元又定義好地址，發(fā)送時先發(fā)送地址，然后再發(fā)送控制命令或數(shù)據(jù)信息。在上圖系統(tǒng)中，通過第一微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊編寫地址和數(shù)據(jù)信息后，由第一接收/發(fā)射模塊先發(fā)送地址再發(fā)送數(shù)據(jù)信息，然后其它接收/發(fā)射模塊通過總線首先都去接收地址信息，接著進行比較是否是自己的地址，如果是自己的地址再向下接受數(shù)據(jù)或指令，如果不是則等待下一個地址的發(fā)送。
而處于一個接收多個發(fā)射(多個發(fā)射單個接收)時，指有一個集中的單元，就是接收單元，接收所有從發(fā)射單元發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信息，通過通過電力載波傳送給接收單元。首先在各發(fā)射單元定義好同一個地址，然后定義各自設(shè)備和數(shù)據(jù)信息，由各發(fā)射單元先發(fā)送地址，然后再發(fā)送各自設(shè)備或數(shù)據(jù)信息。在上圖系統(tǒng)中，通過第二、第三、第四、第五微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊編寫相同的地址，接著編寫各自設(shè)備的信息和對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，然后通過相對應(yīng)的接收/發(fā)射模塊發(fā)送出去，第一接收/發(fā)射模塊通過總線接收到信息后，由事先在第一微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊中編寫好的各種指令，進行判定各終端當(dāng)前的情況。
當(dāng)一個發(fā)射多個接收和一個接收多個發(fā)射兩種模式存在同一系統(tǒng)中時，也就是處于第三種工作模式時，指有一個集中的單元，該集中單元既是發(fā)射單元又是接收單元，各接收/發(fā)射模塊可以通過微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊控制其發(fā)射和接收狀態(tài)，一個模塊既可以作為接收模塊又可以當(dāng)作發(fā)射模塊，是對兩種模式的綜合應(yīng)用。在上圖系統(tǒng)中，通過第一微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊控制第一接收/發(fā)射模塊為發(fā)射模塊，由其發(fā)送地址和數(shù)據(jù)信息后，再由第一微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊控制第一接收/發(fā)射模塊為接收模塊，等待其它接收/發(fā)射模塊的響應(yīng)，其它接收/發(fā)射模塊在各自微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊的控制下，使其都處于接收狀態(tài)，通過總線首先接收地址信息，接著進行比較是否是自己的地址，如果是自己的地址再向下接受數(shù)據(jù)或指令，然后再由其微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊控制其處于發(fā)射狀態(tài)，發(fā)送自己狀態(tài)信息給第一接收/發(fā)射模塊，如果不是自己的地址則等待下一次第一接收/發(fā)射模塊的地址發(fā)送。第一接收/發(fā)射模塊接收到其它模塊的響應(yīng)后，就會進行下一次的數(shù)據(jù)信息發(fā)送，如果沒有接收到其它模塊的響應(yīng)，等待一定的時間后，就會重復(fù)發(fā)送上次的數(shù)據(jù)信息，直到產(chǎn)生響應(yīng)。
在各種工作模式發(fā)射狀態(tài)下。發(fā)送數(shù)據(jù)“1”時，都是產(chǎn)生122.8KHz頻率方波，發(fā)送數(shù)據(jù)“0”時都是產(chǎn)生131.64KHz頻率方波，通過把這些頻率的方波調(diào)制到電力線上，使之在電力線上產(chǎn)生122.8KHz和131.64KHz兩種頻率段波形。在調(diào)制(接收)的一端，通過檢測頻率段的頻率來判斷發(fā)送來的是“1”或“0”。
附圖2為本發(fā)明最佳實施例的接收/發(fā)射模塊的原理圖。圖中給出了詳細的電路連接關(guān)系。所述的接收/發(fā)射模塊的核心電路為芯片LM1893和微控制器。其具體連接關(guān)系為所述芯片LM1893的第1腳接電容C1的一端，其第2腳接電容C1的另一端，電容C1的作用是用于確定電力載波的頻率。其第3腳接電阻R1的一端，電阻R1的另一端接電容C2的一端，電容C2的另一端接所述芯片LM1893的第4腳，電阻R1和電容C2為濾波電路。所述芯片LM1893的第5腳連接所述微控制器的P1.0腳。所述芯片LM1893的第6腳連接電容C3的一端，電容C3的另一端接GND，其第7腳連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端接電容C4的一端，電容C4的另一端接GND，電容C3的作用是為第6腳提供偏移電壓，電阻R2和電容C4構(gòu)成RC串聯(lián)回路，以加強自動電平控制電路的穩(wěn)定性。所述芯片LM1893的第8腳和第9腳短接相連。二極管D1和D2的正極同時接地，其負極均接所述芯片LM1893的第10腳和電阻R3的一端，電阻R3的另一端接變壓器T1次級的一端和電容C6的一端，電容C6的另一端分別連接變壓器T1次級的另一端、電容C5的正極和電源V+，電容C5的另一端接GND，所述的二極管D1和D2起穩(wěn)壓作用，電容C5為低頻濾波電容，改善電路性能，電阻R3為限流電阻，防止電流過大。電容C7的一端接變壓器T1初級的一端，其另一端接220V的一端，變壓器T1初級的另一端接220V的另一端。變壓器T1、電容C6和C7的功能分為兩部分，當(dāng)該芯片處于發(fā)射模式時，該芯片內(nèi)部的信號通過其第10腳經(jīng)電阻R3后，通過變壓器T1和電容器C6構(gòu)成選頻諧振網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過高壓耦合電容C7送入電力線中；當(dāng)該芯片處于接收模式時，高壓耦合電容C7和變壓器T1組成高通濾波環(huán)路，從電力線上接收傳送來的信號，變壓器T1和電容C6構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，對信號進行選頻后，經(jīng)電阻R3進入該芯片的第10腳。電阻R4的一端接所述芯片LM1893的第11腳和電阻R5的一端，電阻R4的另一端接電源V+，電阻R4主要作用是為該芯片提供一個基準(zhǔn)電壓。電阻R5的另一端接所述芯片LM1893的第12腳和微控制器的RX腳，電阻R5的作用是為數(shù)據(jù)傳輸提供一個上拉電壓。電容C8的一端接所述芯片LM1893的第13腳，其另一端分別接所述芯片LM1893的第14腳和GND，電容C8是窄脈沖噪聲消除電容，其作用是濾除解調(diào)出的信號上的毛刺干擾。所述芯片LM1893的第15腳接電源V+。所述的電容C9的一端接所述芯片LM1893的第16腳，其另一端接GND，電容C9的作用是構(gòu)成限幅濾波器，進行限幅濾波。所述芯片LM1893的第17腳連接所述的微控制器的TX腳。電阻R6的一端接所述芯片LM1893的第18腳，其另一端接滑動電阻R7的一端，所述的滑動電阻R7的滑動端連接滑動電阻R7的另一端和GND，電阻R6和滑動電阻R7其作用是通過控制電流來控制振蕩器的頻率，通過對滑動電阻R7的調(diào)節(jié)，可以對振蕩器的頻率進行相應(yīng)微調(diào)。
在該系統(tǒng)中，發(fā)射模塊和接收模塊使用的都是同一個電路。其發(fā)射和接收狀態(tài)的轉(zhuǎn)換由芯片LM1893的第5腳TX/RX SELECT決定。當(dāng)其處于高電平狀態(tài)“1”時，該模塊為發(fā)射模塊，當(dāng)其處于低電平狀態(tài)“0”時，該模塊為接收模塊。交流220V電壓通過電容C7和變壓器T1兩次隔離，將強電信號轉(zhuǎn)化為弱電信號，通過R3將信號傳送給芯片LM1893中，在其芯片內(nèi)部，可以自動識別外部傳送過來的不同頻率的載波，如果傳來的是122.8KHz頻率的載波，那么在芯片內(nèi)部產(chǎn)生一個高電平“1”；如果傳來的是131.64KHz頻率的載波，則在芯片內(nèi)部產(chǎn)生一個低電平“0”。外部載波頻率不斷的在122.8KHz和131.64KHz兩個頻率之間變化，對應(yīng)的就會在芯片LM1893內(nèi)部產(chǎn)生一串由“0”或“1”組成的數(shù)據(jù)，通過芯片LM1893的12腳TX，就會以串口的形式發(fā)送出去一組數(shù)字信息，這時，由微控制器(MCU)進行接收，接收到數(shù)字信息后通過執(zhí)行微控制器內(nèi)部編寫的指令，從而進行相應(yīng)的控制動作。
當(dāng)芯片LM1893作為發(fā)射模塊使用時，其5腳為高電平“1”，這時所有的信息都是由微控制器(MCU)發(fā)送過來的，通過對微控制器(MCU)編寫不同的指令，使其發(fā)送不同的控制信息，該控制信息通過微控制器(MCU)的串口發(fā)送給芯片LM1893，芯片LM1893通過其17腳RX進行接收，然后判斷該數(shù)據(jù)是“0”還是“1”，如果是“0”，則在芯片LM1893內(nèi)部產(chǎn)生一串131.64KHz頻率的脈沖，通過該芯片10腳發(fā)送出去，利用變壓器T1將其放大耦合到220V低壓強電上去；如果是“1”，則在芯片LM1893內(nèi)部產(chǎn)生一串122.8KHz頻率的脈沖，同樣也是通過該芯片10腳發(fā)送出去，利用變壓器T1將其放大耦合到220V低壓強電上去。在另一端利用芯片LM1893接收模塊進行接收解調(diào)。
總之，本發(fā)明結(jié)構(gòu)相對簡單，安裝容易，應(yīng)用范圍廣闊，可以不斷擴展升級，像搭積木一樣按照用戶需要選配產(chǎn)品，因此利于推廣使用。
權(quán)利要求
1.一種基于電力線路的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)包括微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊和接收/發(fā)射模塊；所述的微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的接收/發(fā)射模塊相連接；在所述的接收/發(fā)射模塊上另外還有兩條連線，所有接收/發(fā)射模塊的上述兩條連線均相互并聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊的數(shù)量≥1，所述的接收/發(fā)射模塊的數(shù)量≥1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊的數(shù)量為5個，所述的接收/發(fā)射模塊的數(shù)量為5個；所述的微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊包括第一微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊、第二微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊、第三微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊、第四微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊和第五微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊；所述的接收/發(fā)射模塊包括第一接收/發(fā)射模塊、第二接收/發(fā)射模塊、第三接收/發(fā)射模塊、第四接收/發(fā)射模塊和第五接收/發(fā)射模塊；所述的第一微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第一接收/發(fā)射模塊相連接，所述的第二微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第二接收/發(fā)射模塊相連接，所述的第三微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第三接收/發(fā)射模塊相連接，所述的第四微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第四接收/發(fā)射模塊相連接，所述的第五微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的第五接收/發(fā)射模塊相連接；所述的第一接收/發(fā)射模塊至第五接收/發(fā)射模塊還分別有另外兩條連線，上述兩條連線相互并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的接收/發(fā)射模塊包括芯片LM1893和微控制器；所述芯片LM1893的第1腳接電容C1的一端，其第2腳接電容C1的另一端；其第3腳接電阻R1的一端，電阻R1的另一端接電容C2的一端，電容C2的另一端接所述芯片LM1893的第4腳；所述芯片LM1893的第5腳接所述微控制器的P1.0腳；所述芯片LM1893的第6腳接電容C3的一端，電容C3的另一端接GND，其第7腳接電阻R2的一端，電阻R2的另一端接電容C4的一端，電容C4的另一端接GND；所述芯片LM1893的第8腳和第9腳短接相連；二極管D1和D2的正極同時接地，其負極均接所述芯片LM1893的第10腳和電阻R3的一端，電阻R3的另一端接變壓器T1次級的一端和電容C6的一端，電容C6的另一端分別連接變壓器T1次級的另一端、電容C5的正極和電源V+，電容C5的另一端接GND；電容C7的一端接變壓器T1初級的一端，其另一端接220V的一端，變壓器T1初級的另一端接220V的另一端；電阻R4的一端接所述芯片LM1893的第11腳和電阻R5的一端，電阻R4的另一端接電源V+；電阻R5的另一端接所述芯片LM1893的第12腳和微控制器的RX腳；電容C8的一端接所述芯片LM1893的第13腳，其另一端分別接所述芯片LM1893的第14腳和GND；所述芯片LM1893的第15腳接電源V+；所述的電容C9的一端接所述芯片LM1893的第16腳，其另一端接GND；所述芯片LM1893的第17腳連接所述的微控制器的TX腳；電阻R6的一端接所述芯片LM1893的第18腳，其另一端接滑動電阻R7的一端，所述的滑動電阻R7的滑動端連接滑動電阻R7的另一端和GND。
全文摘要
一種基于電力線路的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)，主要特點在于所述的數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)包括微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊和接收/發(fā)射模塊。所述的微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊通過連線與所述的接收/發(fā)射模塊相連接。在所述的接收/發(fā)射模塊上另外還有兩條連線，所有接收/發(fā)射模塊的上述兩條連線均相互并聯(lián)連接。所述的微控制器(MCU)譯碼/編碼模塊的數(shù)量≥1，所述的接收/發(fā)射模塊的數(shù)量≥1。該數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，安裝容易，應(yīng)用范圍廣闊，可以不斷擴展升級，像搭積木一樣按照用戶需要選配產(chǎn)品，因此利于推廣使用。
文檔編號H04B3/54GK101075827SQ20071013025
公開日2007年11月21日 申請日期2007年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月18日
發(fā)明者李大東 申請人:李大東