基于低壓電力線載波通信的溫濕度采集器設計

【摘要】 設計基于uPD78F0503A單片機為主控制單元，MI200E為低壓電力線載波通信（PLC）的溫濕度采集器。溫度采集采用NTC熱敏電阻，濕度采集采用濕敏電阻，單片機對采集的電阻值進行運算，得出當前環境的溫濕度值。本文給出溫濕度采集器的系統框圖、電路設計、軟件流程及測試結果。測試表明，該溫濕度采集器能準確實時地完成環境溫濕度的采集，在智能家居、智能農業等智能控制領域有著很好的市場前景和推廣價值。

【關鍵詞】 低壓電力線載波通信 溫濕度采集器 uPD78F0503A MI200E NTC

隨著智慧家庭、智能節能等行業的興起，溫濕度采集器采集的數據不僅需要本地顯示，更需要遠程數據采集。低壓電力線載波通信是基于電力線進行通信，家庭用電網絡即可，不受墻壁信號屏蔽等因素的影響，由于采集的數據量比較低，非常適用于溫濕度采集的本地及遠程數據傳輸。本文設計基于低壓電力線載波通信的溫濕度采集器，詳細介紹采集器的系統設計、PLC通信電路設計、溫濕度采集電路設計、軟件流程設計以及溫濕度測試結果，為智能家居、智能控制等領域提供一種新的溫濕度采集及通信方案。

一、系統設計

1.1功能實現

1）可實時或定時采集當前環境溫度、濕度值；

2）可本地存儲實時或定時采集到的溫濕度值；

3）基于低壓電力線通信，可將溫濕度值實時或定時上報給數據采集終端，由數據采集終端將溫濕度值進一步上報服務器或客戶端。

1.2系統框圖

采集器可應用于智能家居、智能控制等系統，應用如圖1所示。L、N為低壓電力線，便攜電腦端裝有采集系統應用客戶端，通過Internet向采集主機發出命令，實時或定時讀取環境1到環境n的溫濕度值。采集主機與各個溫濕度采集器通過低壓電力線載波通信方式實時或定時傳輸溫濕度值。

二、硬件設計

2.1 MCU電路

采用性價比較高的單片機uPD78F0503A為MCU，外圍電路簡單穩定，圖3為MCU的電路設計。

2.2 PLC電路

采用彌亞微電子的MI200E，該芯片是專門針對低壓電力線進行優化設計的高集成度、高性能的模數混合電力線載波通信芯片，可工作于碼分多址方式的半雙工調制解調芯片。該芯片可工作于三個載波頻點，為56.7kHz、76.8kHz、115.2kHz，帶寬為±16kHz，通信速率200～1600bps，最小輸入信號噪聲比-16dB，片內帶有高效率DPA，輸出功率可達0.4W（@10Ohm Load）。采用標準SPI數字接口slave模式，通過SPI進行寄存器配置及數據收發。圖4為MI200E的電路設計。

2.3 溫濕度采集電路

本設計中對溫度采集精度要求±1℃，濕度精度要求在±5%RH。采用成本較低的NTC熱敏電阻傳感器和濕敏電阻傳感器進行溫濕度的采集，圖5為溫濕度采集電路設計。圖中溫度采集通過采樣電阻與標準電阻充放電時間的不同，計算出當前所采集到的溫度值。濕度采集通過NEC555定時電路，采集不同濕度時所生成的不同振蕩波形，計算出當前的環境的濕度值。

三、 軟件設計

本采集器可對環境溫度實時或定時采集，將采集的數據存儲至本地或通過PLC上傳至采集主機，采集主機通過Internet傳輸給遠程客戶端。圖6為本產品的系統軟件設計流程圖。

四、結束語

本文詳細介紹了一種基于低壓電力線載波通信技術的溫濕度傳感器設計，測試結果表明該設計功能完整，技術新穎，優點在于無需進行額外的布線，只要有低壓電力線的地方就可以進行數據的通信，非常適合應用于智能家居、智能農業大棚等智慧測控領域對環境溫濕度的定時或實時監測，對智能控制領域中其他設備的通信方式具有很好的研究基礎和推廣價值。

參 考 文 獻

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