摘  要： 針對在小數據量、弱實時性和長距離通信場合中電力載波通信電路復雜的問題，提出一種電路簡單、成本低的二線制總線。利用時分復用的原理，設計了二總線能量/信息傳輸電路，包括通信電源電路、節點能量接收和信息調制電路。在此基礎上，利用數據幀地址優先發送的原則，設計了具有總線仲裁機制的通信協議。在智能地下車庫中的應用表明，該設計能夠完成能量和信息的分時傳輸，易于工程實現。
關鍵詞： 現場總線；總線供電；時分復用

　在樓宇消防、小區安防和環境監控等系統中，由于系統的通信距離較長、節點多，通常采用便于施工布線的二線制電力載波的技術方案[1-3]。在通信距離較長時，線材成本優勢明顯，但是，通信節點通過耦合電路把數據耦合到傳輸能量的電力線上，需要復雜的電路及專用信號調制芯片，使得設備制造成本高[4-5]。此外，在這些場合通信數據以控制信息或狀態信息為主，信息量相對較少；通信實時性相對弱，時間響應在秒級；監控節點能耗相對較小[6-7]。為此，本文研究了一種結構簡單、成本低的低壓電力線通信，并應用于類似場合。
1 總線的原理
　本文總線系統中的二線分別為P線和C線，P線用于傳輸能量和信息，C線為電源和信號的參考接地。總線系統的拓撲結構如圖1所示。總線系統由通信電源和通信節點組成，通信電源用于提供時分的能量和通信調制電壓，并通過P線輸出；通信節點并聯在總線上，分為主機節點和從機節點，只有主機節點能主動發起通信。

　P線上分時進行能量和通信調制電壓的傳輸，周期各為10 ms，波形如圖2所示。在能量周期Te，總線提供正弦半波能量；在通信周期Ts，總線提供直流信號，供通信節點進行通信調制。

　圖6中，停車場服務器通過轉接器連接到總線，作為總線中唯一的主機。地感線圈傳感器和燈光指示器從總線取電，作為總線上的從機不斷地應答主機。計算機通過串口和轉接模塊連接。轉接模塊基本電路和圖4，增加了MAX232電平轉換芯片，并且計算機DB9的1腳DCD接圖4中的RTX，用于檢測Ts周期。上位機采用C++builder6開發，利用MSComm32控件實現通信。采用STC12C5628單片機控制地感線圈和LED燈光指示控制器，采用Keil C51開發。

　當有車輛進入地下車庫時，服務器根據停車的目標車位規劃引導路徑，按照幾個鋪設的關鍵地感線圈的狀態啟動附近的LED燈光指示器，引導車輛停車。服務器根據一段時間地感線圈的數據計算該地區的汽車數量，當累計達到一定值時啟動該地區的風機進行通風。
本文研究了一種結構簡單、成本低的二線制現場總線，適用于消防、安防等特定場合。利用總線分時復用實現了在兩根線上分別對能量和信息的傳輸，大大簡化了調制和接收電路。總線仲裁機制較好地解決了沖突問題。但是本系統還存在一些問題，如通信速率低和靈敏度調節繁瑣等，需要進一步研究。
參考文獻
[1] 張培仁，王洪波，朱東杰.二總線遠程直流供電及信號發送接收[J].消防科學與技術，2000（4），42-43.
[2] 曦陽.基于XY_CN總線的醫院呼叫系統[J].單片機與嵌入式系統應用，2008（12）：84-85.
[3] 陳宇川.多功能大院保安系統[J].電子技術應用，1999，25（2）：45-47.
[4] 張記凱，魏學業，張志忠.基于PL3201芯片的電力線載波通信技術應用[J].電子技術應用，2006，32（9）：124-126.
[5] 杜江洪.基于電力線數字家庭實現方案[J].電子技術應用，2003，29（2）：63-65.
[6] 邴樹奎，趙英然，潘悅.智能消防應急照明疏散指示逃生系統[J].照明工程學報，2002，15（4）：24-29.
[7] 謝志遠.基于PLC的TTU通信模塊的設計[J].電子技術應用，2010，36（5）：94-98.