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基于家庭网络拓扑结构的电力载波控制系统的设计与实现

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目录

基于家庭网络拓扑结构的电力载波控制系统的设计与实现

DESIGN AND REALIZATION OF POWER LINE CARRIER CONTROL SYSTEM BASED ON HOME NETWORK TOPOLOGY

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 电力载波通信技术概述

1.3 国内外相关技术发展现状

1.4 本文研究的背景、目的和意义

1.5 本文主要研究内容

第2章 通信信道特性与调制解调技术分析

2.1 引言

2.2 电力线通信信道特性分析

2.2.1 噪声特性分析

2.2.2 阻抗特性分析

2.2.3 衰减特性分析

2.2.4 电力线通信信道总体分析

2.3 电力载波调制技术分析与仿真

2.3.1 跳频扩频技术分析

2.3.2 多载波跳频技术抗干扰性能仿真

2.4 本章小结

第3章 控制系统硬件设计

3.1 引言

3.2 载波控制系统总体方案设计

3.3 载波通信模块设计

3.3.1 调制技术和载波芯片选择

3.3.2 LME2200C应用说明

3.3.3 载波信号发送、接收电路设计

3.3.4 载波耦合电路设计

3.3.5 滤波电路设计

3.4 主机通信硬件电路设计

3.4.1 集中控制电路设计

3.4.2 串口通信电路设计

3.4.3 键盘、红外接收和通信指示电路设计

3.4.4 节点控制电路设计

3.5 硬件电路的调试

3.6 本章小结

第4章 通信协议设计及软件实现

4.1 引言

4.2 通信协议模型分析

4.2.1 OSI参考模型分析

4.2.2 现有载波通信协议分析

4.2.3 各种现有载波通信协议的比较和综合

4.3 载波控制系统通信协议设计

4.3.1 物理层设计

4.3.2 数据链路层设计

4.3.3 应用层设计

4.3.4 各层数据结构及帧格式

4.4 系统软件设计

4.4.1 LME2200C载波通信模块使能

4.4.2 载波通信模块程序设计

4.4.3 主机程序设计

4.4.4 节点程序设计

4.5 本章小结

第5章 系统测试

5.1 引言

5.2 系统测试方案

5.3 测试过程、数据

5.4 测试结果分析

5.5 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢

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摘要

电力线载波(PowerLineCarrier)通信是指利用电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式,而低压电力线载波通信则是指利用低压配电线(380V/220V)进行控制信号的传输。目前,低压PLC技术在网络家电、智能家居、自动抄表和楼宇自动化等领域已广泛应用。
  本课题研究的目的在于通过对基于家庭网络拓扑结构的电力载波控制系统的设计与实现为电力载波技术应用于智能家电网络领域提供理论依据,为网络家电和智能家居的应用和发展提供参考依据。探索电力载波技术应用于网络家电领域的可行性。本文的研究内容主要包括以下几个方面:
  (1)鉴于电力线通信信道的复杂性,论文首先分析了电力载波通信信道的噪声特性、阻抗特性和衰减特性,并在此基础上应用MATLAB/SIMULINK通信工具箱构建了基于跳频技术的电力线载波通信系统模型,对所选用的多载波快速跳频调制解调技术进行分析与仿真,仿真结果证明多载波快速跳频调制技术可以有效地抑制电网干扰,保证载波数据的可靠传输,并为选择电力载波芯片提供了理论依据;
  (2)分析了家庭网络的拓扑结构,并在此基础上构建了电力线载波控制系统的总体设计方案;设计了系统的硬件电路,重点介绍了耦合电路和滤波电路的设计;
  (3)在分析现有的几种经典家庭网络通信协议的基础上,参考OSI网络结构的七层模型,设计了基于家庭网络模型的电力载波控制系统的通信协议,并给出了通信协议各层的软件实现;
  (4)模拟家庭负载环境对系统的抗干扰性进行了测试,测试结果表明设计的系统能有效地抑制干扰,保证可靠的数据传输。
  本文通过对电力载波控制系统的研究、试验和仿真,论证了多载波快速跳频通信技术能有效地躲避电力线上的各种干扰噪声,提高数据传输的可靠性;验证了电力线载波技术应用于网络家电领域的可行性,为电力载波技术在网络家电和智能家居领域的进一步应用提供了理论依据,对网络家电技术的发展和改进具有一定的参考价值。

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