3.1.1 FM 發(fā)射機(jī)電路

    圖3 是發(fā)射機(jī)電路圖，MT8880 產(chǎn)生的DTMF 信號(hào)vΩ(t)送入鎖相環(huán)LM56 的2 腳。通過(guò)鎖相環(huán)LM567 調(diào)制變?yōu)檩^高頻率信號(hào)，即將式(14)代入式(7)得：

    由鎖相環(huán)LM56 參數(shù)可知Vm ≈ 4 V，調(diào)頻波平均功率Pav =8 W，鎖相環(huán)輸出的振蕩角頻率與5、6 引腳外接的定時(shí)元件R、C 的關(guān)系式為：

    改變R 和C 可以獲得不同的頻率，鎖相環(huán)LM567 的振蕩頻率可以在0.01 Hz～500 kHz 范圍內(nèi)連續(xù)變化，可改變R8 來(lái)獲得適當(dāng)?shù)念l率。調(diào)制載波頻率根據(jù)電力線的頻率特性一般選在100 kHz～450 kHz 范圍之內(nèi)。該系統(tǒng)中門(mén)機(jī)的載波頻率選擇為300 kHz，室機(jī)的載波頻率選擇為400 kHz。為防止 LM567 的5 腳輸出的方波影響系統(tǒng)正常接收來(lái)自電力線的雙音頻信號(hào)， 所以通過(guò)單片機(jī)的P1.0 口控制與門(mén)的通斷：當(dāng)發(fā)送信號(hào)時(shí)，P1.0 為高電平，與門(mén)導(dǎo)通；處于接收狀態(tài)時(shí)，P1.0 為低電平，門(mén)斷開(kāi)，之后的高頻信號(hào)由三極管、C 17 及變壓器對(duì)載波信號(hào)調(diào)諧放大，由耦合電容送入電力線傳送。

3.1.2 FM 接收機(jī)電路

    FM 接收機(jī)電路如圖4 所示，接收信號(hào)時(shí)，由電力線傳送來(lái)的信號(hào)經(jīng)高壓耦合電容C 18、C 19 和變壓器組成的高頻濾波環(huán)路、再經(jīng)LC 并聯(lián)、諧振回路選頻，之后經(jīng)過(guò)濾波、放大電路，送入鎖相環(huán)LM567 的3 腳。當(dāng)載波信號(hào)的頻率與LM567 的中心頻率相同時(shí)，則對(duì)此信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)后的DTMF 信號(hào)由2 腳輸出， 送入MT8880。

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.2.1 通信協(xié)議

    根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套通信協(xié)議，協(xié)議的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)由16 位碼元組成，發(fā)送編碼時(shí)，MT8880 每次發(fā)送4 位，4 次發(fā)送1 幀；接收同理。數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)如表1 所示。

    其中，幀頭為1111；ID 為發(fā)送端本地ID 號(hào)，可在0～15 之間設(shè)置，由于門(mén)機(jī)與室機(jī)各占用一個(gè)ID，因此多可以擴(kuò)展16/2 ＝ 8 戶，8 個(gè)ID 號(hào)足夠使鄰居間門(mén)禁

    系統(tǒng)不產(chǎn)生誤響；4 位控制命令可以在0～15 之間設(shè)置(不能與結(jié)束碼相同)， 這里統(tǒng)一設(shè)置激活門(mén)鈴的碼為1100，激活門(mén)鎖的碼為0011，結(jié)束碼為0000，MT8880 具有強(qiáng)大的鎖存功能，必須用結(jié)束碼清除數(shù)據(jù)。每接收4位中斷1 次，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，判斷是否正確，正確則接收下4 位，否則舍棄重新接收。室機(jī)的本地幀可設(shè)定為:RST[15]={0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,1,0,1,1,1,1}, 門(mén)機(jī)同理。

3.2.2 程序設(shè)計(jì)

    門(mén)機(jī)程序流程圖如圖5 所示，MT8880 有6 種工作模式，本設(shè)計(jì)使用中斷模式,在此模式下選擇DTMF 方式。當(dāng)DTMF 信號(hào)被接收或出現(xiàn)在監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，IRP/CALL 端

    下拉至低電壓，STC89C52 若檢測(cè)到外部中斷信號(hào)，則讀取數(shù)據(jù)，若接收數(shù)據(jù)等于設(shè)定編碼，則保存到16 位數(shù)組DAT[15]中，幀頭存入數(shù)組0～3 中，依次往高位存，并N+1,然后準(zhǔn)備接收下4 位編碼，否者N =0，等待重發(fā)，直到一幀接收完畢(即N =3)，若DAT[15]=RST[15]，則開(kāi)鎖；若有鍵按下，則轉(zhuǎn)入發(fā)送程序。室機(jī)流程圖與門(mén)機(jī)不同之處是將開(kāi)鎖換成響鈴。

    另外，軟件設(shè)計(jì)時(shí)，需模擬MT8880 的控制時(shí)序，用指令對(duì)P2 口進(jìn)行讀寫(xiě)操作?？刂菩酒瑑?nèi)部的CRA、CRB等寄存器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)MT8880 的發(fā)送與接收控制。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

    系統(tǒng)安裝在重慶大學(xué)主教學(xué)樓26 樓的2611(通信與測(cè)控研究所)，門(mén)機(jī)安裝在大門(mén)處，室機(jī)安插在室內(nèi)辦公桌上的電力線插座上，電力線長(zhǎng)度15 m。系統(tǒng)的主要工作參數(shù)為：門(mén)機(jī)載波頻率300 kHz,室機(jī)載波頻率400 kHz,載頻波平均功率p av=8 W，調(diào)制波頻率由MT8880 的參數(shù)決定，其中：

    在進(jìn)行通信實(shí)驗(yàn)時(shí)， 筆者利用泰克示波器重點(diǎn)監(jiān)視了FM 發(fā)射機(jī)之前的“發(fā)送波形”和FM 接收機(jī)之后的“接收波形”，如圖6 所示。

    當(dāng)門(mén)機(jī)按下請(qǐng)求按鍵時(shí)，MCU 控制MT8880 產(chǎn)生雙音多頻信號(hào)C 1，C 1 經(jīng)過(guò)FM 調(diào)頻發(fā)射機(jī)調(diào)制后耦合到電力線上，室機(jī)將耦合接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)FM 調(diào)頻接收機(jī)解調(diào)后得到雙音頻多頻信號(hào)C 2。可以看出C 2 與C 1 幾乎完全吻合。實(shí)驗(yàn)證實(shí)了FM 調(diào)頻發(fā)射機(jī)與FM 調(diào)頻接收的可靠性。該系統(tǒng)給出了基于FM 的低壓電力線門(mén)禁系統(tǒng)的原理及實(shí)現(xiàn)過(guò)程， 主要討論了在通信協(xié)議的支持下， 對(duì)DTMF 產(chǎn)生的控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制/ 解調(diào)，實(shí)驗(yàn)證明采用低壓電力線進(jìn)行短距離的控制信號(hào)傳遞是完全可行的，且系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)體成本、靈活、可靠。