引 言
电力线载波通信是以现有的低压电力线网作为信道，通过载波传输模拟或数字信号的技术，具有不需额外布线、成本低、使用维护方便等特点，已有一些公司推出了电力线Moclem芯片，如ST7536、LMl893、SCll28、PL2000等，在远程自动抄表、家居信息化、路灯照明监控、智能化小区等领域获得应用。
但是，由于早期推出的电力线Modem芯片传输速率
低，频带利用率不高，功能单一，因而在实时性要求较高的场合(如防盗、防火等安防应用)受到限制。另外，目前市场上的防盗报警器多数是以单机应用为主，没有通信接口，不能实现大范围、多点报警信息的传送和集中监控，缺乏时效性；少数可集群组网的，则需敷设专线和扩展专用接口，价格昂贵。ST公司近年推出了性能更强的电力线Moclem芯片ST7538，同步／异步方式工作，载波频率8个，通信速率达4 800 baud，内部集成功放驱动、载波侦听、看门狗、时钟输出等功能，与单片机接口方便，适合低成本嵌入式应用。据此，笔者设计了集群式防盗报警系统。该系统利用其载波侦听功能，在多节点通信中提高信道利用率，缩减了响应时间，可以有效解决上述问题。
1 系统组成结构与工作原理
系统由1个集控单元和若干个现场单元组成，连接到低压电力线上，构成主从通信系统，如图1所示。集控单元由AT89C52单片机、ST7538电力线接口、面板式微型打印机和LED显示、时钟、声光驱动等电路构成；现场单元由AT89C52单片机、ST7538电力线接口、传感器信号接口和键盘、E2PROM、声光驱动等电路构成。
系统工作时由集控单元依次向各现场单元发送含地址信息的询问码。现场单元收到后，如果和本机地址相符，将上次查询后到此次查询间的报警状态数据发回集控单元处理；如果不是询问本机，且又无警情发生，则不响应。现场单元在非查询期间有警情发生，会立即发送报警数据，集控单元接收处理后，继续原先的轮询过程。集控单元发送询问后在规定时间内收不到应答，也会认为该现场单元受到破坏失效，也产生报警。集控单元报警时，会发出声光信号、显示警点号码，并且通过打印机记录当前时间和警点信息，时间由PCF8563芯片提供。每个现场单元可监测8路传感器开关量信号，并且有密码设置和解锁功能，由E2PROM芯片24C02存储密码，业主在场时通过键盘输入密码可取消报警功能，从而避免产生虚警。集控单元一般安装在保安值班室，现场单元隐蔽安装于各用户室内。
2 硬件设计
ST7538是采用FSK调制技术的高集成度电力载波芯片，内部集成了发送和接收数据的所有功能，包括功率放大、电压／电流自动控制，大大简化了应用电路，只要通过耦合变压器等少量外围器件即可连接到电力网中。ST7538还提供了UART／SPI串行接口、看门狗、时钟输出、复位、5 V／3．3 V电源输出等，可以方便地与单片机相连接。本设计中集控单元和现场单元的ST7538与单片机和电力线接口电路如图2所示。
ST7538和单片机采用SPI接口，故UART／SPI脚接地。数据收发控制使用的是 P2 口线，当 RxTx=0、REG／DATA=0时，载波芯片处于发送模式，TxD输入向电力线发送的数据；当RxTx=1、REG／DATA=O时，进入接收数据模式，RxD输出从电力线上接收到的数据；REG／DATA=1时读写控制寄存器，设置芯片功能参数。CLR／T输出数据收发的同步时钟信号，与单片机的外部中断INTO相连，单片机以中断的方式完成对ST7538的读写，每一次中断接收或发送数据1位。P2．5输入载波侦听信号，ST7538检测到工作频率的载波时，CD／PD=0；无载波时CD／PD=1。P2．6输出ST7538喂狗信号。
电力线接口电路的功能是将调制解调芯片与电力线相耦合。它的性能决定了通信效果的好坏，是实现载波通信的关键，主要包括发送滤波电路、接收滤波电路和耦合保护电路。发送滤波电路将ATOPl、ATOP2输出的载波信号进行滤波，滤除掺杂在信号中的谐波噪声和伪信号，从而将处理后的信号以较高的效率和一定的功率耦合到电力线上，由C1、L1和C4、C5、R3、L3构成一个四阶带通滤波器，所用的信道频率为132．5 kHz；接收滤波电路用以滤除指定频率以外的无用信号和噪声，将有用的载波信号输入给ST7538，采用并联谐振电路，由R2、L2、C3、C2构成二阶无源带通滤波器，中心频率为132．5 kHz，由R2、L2、C3的值决定；耦合保护电路用来隔离交流220 V强电信号，其中D1、D2、D3用于防止电力线上的浪涌或冲击等高能量信号对后级电路的损坏。ST7538的Vsense、CL脚用于引入对输出电压、电流进行自动增益控制的反馈信号。
集控单元显示部分使用6个LED数码管分别显示当前时间(时、分)和警点编号(1～99)，采用动态扫描方式，P0口输出显示数据，P1．0～P1．5作数码管位选。时钟芯片PCF8563和单片机通过I2C总线连接，用P1．6和P1．7作SCL和SDA。由于数据量不大，单片机和微型打印机采用串口通信，P3．O、P3．1经MAX232电平转换连接到TP&m
