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1 LM1893的功能特点
LM1893芯片是美国国家半导体公司生产的专用电力载波通信芯片,该芯片价格低廉,使用方便,精度高,可靠性好,可以实现任意编码方式的数字序列的半双工通信,其特性如下:
(1) 抑制噪声的FSK调制方式
(2) 传输速率{zg}达4.8KBaud
(3) 载波频率在50kHz至300kHz之间可选择
(4) 在数据中允许存在“0”、“1”串
(5) TTL和MOS数字电平兼容
(6) 能驱动常规电力线
(7) 接收灵敏度2mV

LM1893在电力线载波通信中的应用 - tywood - 嵌入式网络人生

2 LM1893的内部结构及工作原理
LM1893的内部结构如图1所示。
LM1893 分为发送和接收两部分。数据的发送部分由FSK调制器、电流控制振荡器、正弦波发生器、输出放大器及自动电平控制电路(ALC)构成。接收部分由限幅放大器、锁相环信号解调器、低通滤波器、直流xx电路及噪声滤波电路构成。电路的发送与接收工作状态由芯片引脚TX/ 控制端切换。当TX/ 为高电平时,LM1893工作于发送模式下,要发送的数据送入芯片内的FSK调制器,产生开关控制电流,驱动电流控制振荡器产生 2.2%频偏的三角波,三角波经过正弦波发生器形成已调正弦波信号,经由输出放大器驱动后输出到线路耦合电路,再发送到电力线上。电力线路上的负载情况复杂,当某种原因促使输出幅度超过额定电平时,ALC电路能够有效地控制输出放大器的输出幅度,使其输出电平保持在稳定范围之内。当TX/ 为低电平时,LM1893工作于接收模式,经线路耦合电路送来的已调载波信号送入芯片的I/O端口,由平衡限幅器放大,取出信号中的直流分量并对耦合进来的工频信号衰减,送入差分锁相环路,解调出数据信号。其中包含有载波的高次谐波、噪声及直流分量,经三级RC滤波后取出其中的高频分量,再经直流xx电路去除信号中的直流分量,送入比较器整形,经脉冲噪声滤波电路滤除脉冲噪声干扰,从数据输出端输出解调后的数据信号。
3 LM1893的应用及其与MCS-51系列单片机的接口
3、1 硬件接口
LM1893 的硬件接口电路图如图1所示,其载波频率F0由1、2脚之间的电容C0来确定,具体关系如图2所示。此外,接入10脚的电位器对载波频率有一定的微调作用。图1中的耦合变压器T1的设计是一个关键的环节,首先,变压器的初级线圈与其并联的电容一起构成选频网络,其中心频率与载波频率一致,电容值应为LM1893在电力线载波通信中的应用 - tywood - 嵌入式网络人生 。其次,变压器的匝数比应能实现负载阻抗匹配。阻抗匹配可以向负载传输{zd0}功率,提高了效率,避免负载阻抗降低而出现功率不足的情况,使选频网络发挥其{zj0}性能,改善信号传输的噪声系数。LM1893与MCS-51系列单片机的连接非常简单,将单片机的串行输出端TX、串行输入端RX、一条I/O口线(图1为P1.0)分别与LM1893的数据输入端(引脚17),数据输出端(引脚12)、发送接收控制端(引脚5)相连即可。

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3、2 软件接口
图 2载波频率F0和电容C0关系图        xxx片机串行通讯口工作于方式3(定时器1工作于方式2),波特率为2400,晶振频率为6MHz,当电源控制寄存器PCON的SMOD=1时,通过计算可知定时器1的TH1应置为243(0F3H)。xxx片机的R0为发送缓冲区,R1为接收缓冲区,P1.0控制LM1893的发送接收控制端(TX/ )。部分程序如下:
初始化程序:
      INIT:    MOV TMOD, #20H   ; 选择定时器T1模式2,计时方式
                MOV TH1, #0F3H   ; 置定时器重复装入置
                MOV TL1, #0F3H
     SETB TR1     ; 启动定时器T1
     MOV PCON, #80H   ; SMOD=1
     MOV SCON, #0D0H ; 串行口方式3工作
                …      
发送部分程序:
SEND:    PUSH PSW     ;保护现场
    PUSH A
    SETB P1.0    ;LM1893切换到发送模式
    CLR   TI     ;清发送中断标志
    MOV A, @R0    ;从发送缓冲区取数据
    MOV   C, P    ;奇偶位送TB8
    MOV   TB8, C   
    MOV   SBUF, A    ;启动发送
    INC R0     ;发送缓冲区指针加1
    POP   A     ;恢复现场
    POP   PSW
    RETI      ;中断返回
接收部分程序:
RECEIVE: PUSH PSW    ;
    PUSH A
CLR   P1.0     ; LM1893切换到接收模式
      CLR RI     ; 清中断标志
            MOV A, SBUF    ; 接收数据
    MOV C, P    
    JNC L1
    JNB   RB8, ER    ; 奇偶错则转错误处理程序
    AJMP L2     ; 接收数据正确,跳转
L1:    JB    RB8, ER    ; 奇偶错则转错误处理程序
L2:    MOV @R1, A    ; 接收数据送缓冲区
    INC   R1     ; 指针加1
    POP   A     ; 恢复现场
    POP   PSW
    LJMP END
ER:    …       ; 错误处理程序略
END:   RETI      ; 返回
4 结束语
    作者参与设计的基于Atmel AT89c2051单片机的通信系统已在海底清淤船上投入使用一年有余。该通信系统由水上控制单元和水下执行单元组成,水上部分和水下部分由一根电缆连接。在这根电缆上不仅要传输水上控制单元发出的上升、下降、注油、挖掘等控制命令,水下机械手的380V交流电源也同时由这根电缆传输,所以,380V交流负载对水上水下的通信干扰很大。正是因为电力线载波通信器件LM1893和它的外围电路的强抗干扰能力、LM1893的高灵敏度、可靠性才保障了整个系统的可靠运行



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