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基于OFDM的电力线远程路灯控制模块设计

作　者: 赵少卓
导　师: 昂志敏
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电路与系统
关键词: 低压电力线载波通信 正交频分复用 城市路灯控制
分类号: TM923.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


路灯是城市建设中必不可少的公用设施之一,与人民生活和交通安全有着密切的联系。而且一个城市的照明水平不仅仅反映着这个城市的建设水平,还是城市形象的重要标志。但是传统的路灯控制与维护手段已经不再适当今的要求。因此,设计自动化程度高、运行可靠、高效节能、使用维护方便并能美化市容的照明监控系统,是照明控制与管理现代化的必然要求。低压电力线通信技术由于其成本低、稳定性高和组网快等优点,成为近年来的研究热门。但是低压电力线信道存在的干扰噪声、信号衰减和多径干扰都大大提高了通信的难度。正交频分复用(OFDM)技术因实现简单、频谱利用率高、并具有较好的抗多径和脉冲干扰性能,成为电力线通信的主要技术之一。它是一种复用技术,利用多个相互正交的子载波来传送信息,不但大大提高了频谱利用率,同时也有效克服了低压电力线信道中的频率选择性衰落和多径时延,实现了高速、可靠的数据通信。本文综合这两种时下热门的技术,采用DSP芯片TMS320C6418和单片机PIC16F690设计出新的路灯控制模块。本文首先从理论上详细地阐述了低压电力线的信道特性,并且建立了基本的电力线通信的仿真模型。接下来分析了正交频分复用技术的基本原理和关键技术,进一步阐述了在电力线通信系统中采用OFDM技术的必要性和可行性。之后以TI公司的TMS320C6418芯片为核心设计了应用OFDM技术的低压电力线调制解调模块,并使之与Microchip公司生产的PIC16F690单片机芯片相结合设计出分为主控节点和从节点的路灯远程控制模块。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-11
第一章 绪论  11-15
  1.1 电力线载波通信技术概述  11-12
  1.2 PLC 技术的发展和现状  12-13
    1.2.1 PLC 技术的发展历史  12-13
    1.2.2 PLC 技术的国外发展现状  13
    1.2.3 PLC 技术的国内发展现状  13
  1.3 城市路灯智能监控系统的发展概况  13-14
  1.4 本论文研究的主要内容和结构  14-15
第二章 低压电力线信道特性分析  15-24
  2.1 引言  15
  2.2 低压电力线特性分析  15-18
    2.2.1 阻抗特性  15-16
    2.2.2 衰减特性  16-17
    2.2.3 噪声干扰  17-18
  2.3 低压电力线信道模型的建立  18-22
    2.3.1 低压电力线信号的多径效应  18
    2.3.2 低压电力线信号的衰减  18-19
    2.3.3 低压电力线信道的噪声模型  19-21
    2.3.4 低压电力线信道模型  21-22
  2.4 低压电力线信道模型仿真  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章 正交频分复用（OFDM）技术  24-31
  3.1 引言  24
  3.2 OFDM 简介  24-27
    3.2.1 OFDM 的基本原理  24-26
    3.2.2 OFDM 系统组成  26-27
  3.3 OFDM 技术的优缺点分析  27-28
    3.3.1 OFDM 技术的优点  27-28
    3.3.2 OFDM 技术的缺点  28
  3.4 OFDM 的关键技术  28-30
    3.4.1 时/频域同步  28-29
    3.4.2 降低峰值平均功率比  29-30
  3.5 本章小结  30-31
第四章 基于OFDM 的电力线调制解调模块  31-46
  4.1 引言  31
  4.2 系统构成  31
  4.3 硬件构成  31-37
    4.3.1 TMS320C6418 简介  31-33
    4.3.2 耦合电路设计  33-37
  4.4 软件构成  37-40
    4.4.1 软件开发工具介绍  37-38
    4.4.2 程序主流程设计  38-39
    4.4.3 调制解调模块流程设计  39-40
  4.5 同步和降PAPR 部分设计  40-44
    4.5.1 同步部分设计  40-43
    4.5.2 降PAPR 部分设计  43-44
  4.6 系统仿真  44-45
  4.7 本章小结  45-46
第五章 基于OFDM 的电力线远程路灯控制模块  46-52
  5.1 引言  46
  5.2 系统构成  46
  5.3 硬件构成  46-49
    5.3.1 PIC16F690 简介  46-47
    5.3.2 功率检测和开关控制电路设计  47-49
  5.4 软件构成  49-51
    5.4.1 主控节点  49-50
    5.4.2 从节点  50-51
  5.5 本章小结  51-52
第六章 总结与展望  52-53
参考文献  53-56
攻读硕士学位期间发表的论文  56-57

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电气照明 > 照明器
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