2 電力線通信誘導通風控制器硬件設計
    2．1 誘導通風控制器硬件結構框圖
    電力線通信誘導控制器硬件結構分為煙霧檢測、CO檢測、電力線載波通信、誘導風機控制、電源單元、時鐘單元、存儲單元、看門狗復位及鍵盤顯示等功能單元，如圖2所示。鍵盤主要進行系統控制參數(如CO濃度閾值、主／從節點標識、風機起／停延時等)設定及時鐘校準，顯示單元可以指示用戶參數設定過程，并顯示系統當前狀態，便于系統的安裝調試及維護。參數設定后，將參數寫入存儲器中，控制器開始進行煙霧檢測、CO檢測、誘導風機控制等工作；主控制器需要定時查詢各從控制器工作狀態，并控制從控制器工作。

     由于誘導通風控制系統工作環境(如車庫)內供氧不充分，如果發現火災，在火災初期為陰燃狀態，若此時開啟誘導風機，會助燃為明火，因此控制器有必要進行煙霧檢測(檢測陰燃狀態)，避免誘導風機誤動作造成重大損失，在檢測到火災險情時發出聲光報警，并停止所有風機。C0檢測用于衡定區域內空氣質量狀況，檢測到CO超標時開啟誘導風機工作，保證通風換氣效果。控制器通過電力線載波通信單元實現與其他控制器的數據傳輸和信息交互。由于控制器工作環境復雜、工作過程無人值守，看門狗復位單元可以有效避免系統工作過程中發生死機和程序跑飛現象。
    2．2 誘導通風控制器硬件電路圖
    誘導通風控制處理器采用32位ARM微控制器LPC2200，該處理器基于ARM7TDMI-S體系結構，處理器時鐘頻率高達60 MHz，片內集成高速Fl-ash存儲器及豐富的外設部件(如外部中斷、A／D轉換、LCD控制器等)；處理器自帶的10位A／D轉換，可以保證C0檢測、煙霧檢測中數據采集的需要；處理器自帶看門狗寄存器，在運行中如果沒有周期性的重裝，寄存器溢出時將產生內部復位。時鐘單元采用時鐘芯片SD2405AP，該芯片內置晶振、充電電池、具有標準I2C接口，可方便地掛接在LPC2200的I2C接口上，芯片內部具有年、月、日、時、分、秒寄存器，可以滿足誘導風機定時、延時啟／停控制、CO及煙霧的定時檢測要求，電力線通信誘導通風控制器電路圖如圖3所示。其中CAT24WC02是串行EEPRO-M，SP708S是微處理器監控器件。

   電力線載波通信采用電力線專用半雙工異步調制解調器PL2102。如圖3所示，芯片在使用中需要加入必要外圍電路。外圍電路主要包括發送功率放大電路、濾波整形電路、載波耦合電路、濾波接收電路。功率放大電路將PL2102輸出的載波調制信號進行功率放大并濾掉信號中的噪聲和偽信號。接收濾波及功率放大電路如圖4所示，輸出信號PSK_OUT經Q1、Q2、Q3、Q4組成的功率放大電路后，通過C1、L2濾波整型后加到耦合線圈上，通過耦合線圈發送到電力線。接收電路中D1用于箝位，防止過大浪涌電流，C2、C3和L1構成并聯諧振，具有對120 kHz信號選頻作用，提高接收信號的靈敏度。

    煙霧檢測信號放大電路如圖5所示。煙霧檢測采用一對紅外發射／接收管，并且安裝在暗室內，兩管成鈍角處于相對狀態。當需要進行煙霧檢測時，通過PO．6口開啟紅外線發射管。如果沒有發生火災險情(無煙霧)，紅外光不能到達紅外接收管；當出現火災險情(有煙霧)時，紅外光在煙霧顆粒表面產生漫反射和折射而進入紅外接收管，煙霧越大紅外光漫反射及折射越強，紅外光接收管信號越強。紅外接收管接收到的微弱信號經TLC27L2兩級放大后送入到LPC2200進行A／D轉換，控制器通過A／D轉換值的大小來判斷是否需要進行火災聲光報警及關斷風機操作。

    C0檢測采用電化學元件ME3-CO，該元件得到與C0氣體濃度成正比的微弱電流信號，該信號必須進行放大后才能進行A／D轉換，信號調理電路如圖6所示。調理電路運算放大器采用AD8572，其中UA、R5～R7、C1構成恒定電位電路，使得C、R兩極及與W極之間電位保持一定；UB、R1～R4、C2構成信號放大電路，用來檢測CO傳感器中氣體電解時產生的電流，把傳感器的微弱信號加以放大，并且具有低通濾波功能，可以濾除檢測信號中的高頻干擾信號。放大后的檢測信號輸入到LPC2200進行A／D轉換，控制器通過A／D轉換值的大小來判斷當前區域內空氣質量流通情況，并對風機加以控制。
    3 電力線通信誘導通風控制器軟件
    3．1 控制器誘導風機控制流程
    控制器在上電后，首先要對相關軟件模塊進行初始化，包括時鐘芯片、LCD顯示、A／D轉換、外部中斷、看門狗復位等；初始化完成后，進行相關參數設定，并將參數寫入到I2C存儲器中加以保存，需要設定的參數如表1所列。

    控制器對煙霧及C0進行檢測，若煙霧檢測值超過了預設值(煙霧閾值通過實驗標定后固定在程序中)，控制器發出聲光報警，并設置火警標志位，由主控制器停止所有風機，從“火警狀態”中恢復過來的延時長短由“火警后系統重啟延時”參數決定。主控制器間隔5s查詢各從控制器工作狀態，當檢測到某區域發生火災，控制停止所有風機，從控制器修改當前工作狀態。控制器對誘導風機的程序控制流程如圖7所示。控制器在工作中顯示風機當前狀態、煙霧及CO檢測值、是否出現火災、是否CO超標、系統工作狀態(各主要部件工作狀態，如時鐘芯片操作、A／D轉換、通信)等信息。

    3．2 電力線載波通信程序流程
    系統中主控制器與從控制器之間采用主／從通信，通信過程由主控制器發起，主控制器發送報分為“狀態查詢報”、“控制報”，從控制器接收到主控制器數據報后，需回以應答報。考慮軟件設計的方便，發送報和應答報采用相同的報文格式，報文格式如下所示：

   報文格式中，40個“1”用于使接收端與發送端偽碼隨機碼產生同步，幀頭序列固定為0x09AF；源地址為發送數據報節點地址，目標地址是該數據報需要送達的節點地址；數據為該數據報所要傳輸的信息，占l字節，高4位為報類型，低4位為數據信息，數據域格式如表2所列；CRC16為源地址、目標地址、數據的CRC校驗值。

    載波通信程序采用中斷方式，分發送和接收兩部分，中斷信號由PL2102同步脈沖輸出引腳(HEAD)產生，載波通信接收、發送程序如圖8所示。

    結語
    基于電力線通信的誘導通風控制系統，硬件設計上采用專用電力線載波通信芯片，信號發送和接收分別應用了功率放大及接收濾波電路，軟件上采用了數據校驗CRC16，保證通信的可靠性。該設計方案具有系統構建簡單、成本低、調試維護方便的優點。