KQ300電力載波模塊 - 全文

　　KQ-300是單列11針小體積高性能載波數(shù)據(jù)收發(fā)模塊.有多種規(guī)格供選用, 當(dāng)初是為電量表自動抄收系統(tǒng)而特別設(shè)計和開發(fā)的,同樣也適用于其它應(yīng)用領(lǐng)域.

　　一,KQ-300系列性能:?

　　1.小體積厚膜集成模塊,外型尺寸為30×15×15毫米(L×D×H),單列11腳引出,腳間距0.1英寸.?

　　2.工作頻率125～131KHZ,波特率0—4800bps可由用戶調(diào)整.?

　　3.溫度范圍:-25℃～+55℃ 濕度≤90%?

　　4.供電電源:DC +5V±5% Imax≤50mA?

　　其余與KQ-100,KQ-200相同?

　　二,規(guī)格及型號:?

　　KQ-300XXX:?

　　300后第一個字母定義為:?

　　A:標(biāo)準(zhǔn)型?

　　B:增強型,高信噪比?

　　300后第二個字母定義為:?

　　S:單路載波輸出(方波)?

　　D:雙路載波輸出(方波)?

　　O:內(nèi)部帶有振蕩電路,只需外接振蕩晶體?

　　300后第三個字母定義為:?

　　T:標(biāo)準(zhǔn)功耗:50mA,5VDC?

　　L:低功耗:20mA,5VDC?

　　例如:KQ-300AST為通用單路輸出,功耗為50mA的模塊.非批量訂貨用戶均供應(yīng)KQ-300AST

　　三,KQ-300引腳說明?: 正面從左至右為1～11腳:

　　KQ-300

　　┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃│

　　1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

　　1P—OTX1,載波信號輸出?

　　2P—OSC2,時鐘反相輸出;在雙路輸出時為OTX2(僅限KQ-300×D×),即載波信號輸出端(與

　　OTX1配對)?

　　3P—OSC1,時鐘輸入?

　　4P—TX,調(diào)制數(shù)據(jù)輸入,接單片機TXD?

　　5P—R/T,收發(fā)狀態(tài)控制端,低電平發(fā)送,高電平接收?

　　6P—DGND,數(shù)字電路共地點?

　　7P—VCC,+5V?

　　8P—RX,解調(diào)后的數(shù)據(jù)輸出端,接單片機RXD?

　　9P—VAD,模擬電路電源?

　　10P—AGND,模擬信號共地點?

　　11P—IRX,載波信號輸入?

　　四,KQ-300與外電路的連接:?

　　1.外接石英晶體振蕩電路:?

　　OSC1端為11.0592MHZ時鐘輸入端(TTL電平).OSC2端為11.0592MHZ時鐘反相輸出端.當(dāng)用單片機連接時,可用單片機輸出的11.0592MHZ時鐘信號作為模塊時鐘信號輸入接至OSC1.KQ-300×D× 無OSC2端(第2腳),該腳改為載波輸出端2.外接時鐘可參考下列電路.

　　外時鐘輸入

　　單片機時鐘輸入

　　時鐘振蕩器參考電路 KQ-300XOX 振蕩電路

　　對于KQ-300XOX,OSC1與OSC2之間可按上圖接入11.0592MHZ石英晶體.作為模塊工作頻率.

　　2.VAD與AGND之間應(yīng)接入一個大于470UF的電容,保證內(nèi)部模擬電源上的紋波小于2mv.提高內(nèi)部靈敏度,VAD與+5V之間模塊內(nèi)部串聯(lián)-只限流電阻,VAD不需外部提供電源.?

　　OTX1為信號125KHZ-131KHZ載波頻率輸出.?

　　OTX2為信號125KHZ-131KHZ反相載波頻率輸出.

　　注意:OTX1,OTX2為方波輸出,用戶可直接驅(qū)動開關(guān)三極進行功率放大,這樣做成本低,但效率低,功率小,另一種方案將OTX1輸出信號變換成正弦波,再放大,再驅(qū)動,這樣做線路復(fù)雜,成本高,但效率高,輸出功率大.?

　　OTX1變正弦波參考電路如下:?

　　KQ-300所有電路為CMOS型,用戶在使用時不要帶電拔插,應(yīng)防靜電,以免損壞內(nèi)部芯片.在焊接時,應(yīng)使用防靜電電烙鐵.KQ-300保護電路如下圖供參考:

　　此外,R/T,TX,OSC1引腳不能直接接+5V,這樣有可能永久損壞本模塊.對于連接R/T,TX,RX信號單片機,如果芯片內(nèi)部有電壓箝位二極管,則R/T,TX不需外接1N4148.+5V端加一只SA5.0瞬變抑制二極管可以抑制模塊在發(fā)送時發(fā)射至電力線的載波信號,防止該信號反饋至+5V電源所產(chǎn)生的高頻脈沖超過6V而損壞模塊內(nèi)部芯片.1Ω-3Ω限流電阻主要對SA5.0瞬態(tài)管起限流保護作用.R/T,TX端加4.7K提升電阻將保證模塊內(nèi)部工作穩(wěn)定,降低功耗.?

　　AGND與DGND由用戶在外部布線時一點連接,OTX可提供3mA的負(fù)載驅(qū)動能力.?

　　五,KQ系列模塊編程注意事項?

　　本模塊使用透明工作方式,在編程時毋需對模塊初始化,通訊時和普通RS-485方式類同.但是,由于電力線上負(fù)載比較多,電器所產(chǎn)生的諧波也就無法避免地耦合到電力線上,本模塊是高靈敏度的載波模塊,在所有載波模塊都處于接收狀態(tài)時,電力線上就會全部被電器所產(chǎn)生的諧波所覆蓋,這時,模塊將解調(diào)出噪聲數(shù)據(jù)從RX端輸出.?

　　一般來說噪聲數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)變化,如在EOH-FFH之間或7OH-90H之間出現(xiàn),由此用

　　戶在編程時應(yīng)加以考慮.以下方案供用戶參考:?

　　1.引入同步碼,用戶在編程時,當(dāng)接收到同步碼時才開始對下面的數(shù)據(jù)正式接收?

　　2.在模塊發(fā)送時,R/T要提前變成低電平,一般提前一個字節(jié)的發(fā)送時間,1200bit提前8.33ms,100bit提前100ms.

　　3?在發(fā)送完畢時,一定要等到數(shù)據(jù)完全移位發(fā)送完所有位的數(shù)據(jù)所才將R/T置高電平.如51系統(tǒng)單片機,用戶檢測到TI標(biāo)志為1時,則認(rèn)為數(shù)據(jù)已完全發(fā)送完畢,這是錯誤的.其實這僅表示單片機已可以處理下面欲發(fā)送的數(shù)據(jù),而當(dāng)前數(shù)據(jù)并未完全移位送出,這一點請用戶注意.?

　　由于電力線上干擾比較嚴(yán)重,在模塊通訊較遠(yuǎn),接收到干擾信號大干接收信號時,用戶可通過編程軟件濾波方式,提高數(shù)據(jù)通訊距離及可靠性.編制設(shè)想:如100bit,發(fā)位1位需10ms.編程定時中斷每277.78us中斷1次(對89c2051,在11.0592M晶體下,每256個機器周期中斷1次).那么在傳送一位時間內(nèi),中斷36次.每次中斷對RXD采樣一次,分別對1或0計數(shù),當(dāng)0和"1"總計數(shù)為36時比較1和0的計數(shù)值,誰的數(shù)計得多就以誰為這一次接收到的數(shù)據(jù)位.?

　　附1:100bit軟件濾波程序

　　;100BPS 一個起始位,八個數(shù)據(jù)位,一個停止位

　　main equ 30h

　　IRQ0 EQU 3

　　time0 equ 0bh

　　time1 equ 1bh

　　sioo equ 23h

　　stk equ 5fh

　　cseg

　　org 0

　　jmp main

　　ORG IRQ0

　　ORG TIME0

　　JMP EXT0

　　org time1

　　JMP EXT1

　　ORG SIOO

　　JMP ES00

　　;主程序

　　org main

　　mov sp,#stk ;初始化,設(shè)置定時器,中斷

　　mov a,#0ffh

　　mov tmod,#12H ;定時器0為方式2

　　MOV TH0,#0H

　　mov tl0,#0

　　SETB TR0

　　SETB EA

　　SETB ET0

　　setb r100

　　;定時器中斷程序(每256*1.08uS中斷一次)

　　EXT0: PUSH PSW

　　PUSH ACC

　　PUSH DPH

　　PUSH DPL

　　SETB RS0

　　CLR RS1

　　excn: jb rxd,eti01 ;100BPS接收抗干擾濾波

　　inc bufl

　　inc bull

　　jb csbz,eti02 ;可以正式接收到起始位轉(zhuǎn)eti02

　　eti1c: mov a,bufl

　　cjne a,#3,eti03

　　eti03: jc etitr

　　setb csbz

　　mov bufh,#0

　　jmp etior

　　eti01: inc bufh

　　mov bull,#0

　　jb csbz,eti02

　　mov bufh,#0

　　mov bufl,#0

　　jmp etior

　　eti02: jb csbb,eti04 ;可以正式接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)eti04

　　jmp eti10

　　eti04: mov a,bufl ;接收數(shù)據(jù)

　　add a,bufh

　　cjne a,#36,eti21

　　eti21: jc etior

　　mov a,bufl

　　cjne a,bufh,eti22

　　eti22: mov a,rbuf

　　rrc a

　　mov rbuf,a

　　mov bufh,#0

　　mov bufl,#0

　　mov bull,#0

　　dec rbcn

　　mov a,rbcn

　　jnz etior

　　setb rri

　　mov rsbf,rbuf

　　clr csbb

　　clr csbz

　　jmp etior

　　eti10: mov a,bufl ;判斷起始位

　　add a,bufh

　　cjne a,#36,eti11

　　eti11: jc eti12

　　mov a,bufl

　　cjne a,#19,eti18

　　eti18: jnc eti19

　　mov bufl,bull

　　clr csbz

　　mov bufh,#0

　　jmp eti1c

　　eti19: mov bufh,#0

　　mov bufl,#0

　　mov bull,#0

　　setb csbb ;接收數(shù)據(jù)標(biāo)志置位

　　mov rbcn,#8

　　jmp etior

　　eti12: mov a,bufl

　　cjne a,#7,eti14

　　eti14: jnc etior

　　cjne a,bufh,eti13

　　eti13: jnc etior

　　mov bufl,bull

　　mov bufh,#0

　　clr csbz

　　jmp eti1c

　　etior: mov a,bftm

　　jz etirr

　　jmp et025 ;100BPS接收抗干擾濾波

　　etirr: MOV A,RCON

　　JNZ EXTT3

　　MOV RTIM,#0

　　SETB RLED

　　ET025: POP DPL

　　POP DPH

　　POP ACC

　　POP PSW

　　RET

　　發(fā)送與接收分別使用不同耦合變壓器(推挽驅(qū)動)

　　此方式接收靈敏度高,抗干擾能力高,發(fā)送功率大.KQ-2與模塊IRX端連線應(yīng)盡可能粗而短.

　　注意:圖中L1為KQ-4A.未標(biāo)明的高頻變壓器為KQ-5.

　　調(diào)試方法:

　　1.發(fā)送調(diào)試:在KQ-300模塊R/T端送低電平,TX端送600HZ方波電平.用3Ω電阻作負(fù)載連結(jié)到發(fā)送的AC兩端,用示波器檢測電阻兩端幅度,應(yīng)觀察有兩個正弦波頻率信號.調(diào)整KQ-4使示波器觀察到的兩個不同頻率波形的幅度相等,并且最大.

　　2.接收調(diào)試:將上述已調(diào)好發(fā)送的電路板的AC兩端接至另一待調(diào)電路板的兩個AC端.在待調(diào)電路板上:KQ-300模塊R/T端接高電平,調(diào)節(jié)KQ-1初級線圈電感量至1.5mH左右.用示波器檢測KQ-300模塊IRX和AGND兩端的幅度,調(diào)節(jié)KQ-2在示波器上觀察到的兩個不同頻率波形的幅度相等,并且最大.觀察RX端應(yīng)有600HZ方波輸出.