CN107786248A - 一种电力线载波安全控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全控制器，具体涉及一种电力线载波安全控制器，包括：主控单元、第一控制单元及第二控制单元，所述第一控制单元及第二控制单元之间相互通信，所述主控单元用于识别所述第一控制单元及第二控制单元发送的信息的地址，所述主控单元与所述第一控制单元及第二控制单元之间传输的数据由XXTEA算法加密。本发明通过数据的加密以及通信协议的建立防止信息的窃取以及恶意指令的攻击，为电力载波通信提供了安全保障。

Description

一种电力线载波安全控制器

技术领域

本发明涉及一种安全控制器，具体涉及一种电力线载波安全控制器。

背景技术

电力线载波通信(Power Line Carrier Communication)是一种以电力网 作为信道进行载波通信的一种有线通信方式，它在发送端将载有信息的信号 通过调制装置耦合到电力线上来进行远距离传输，在接收端通过解调装置将 信号从电力线上分离出来。电力线载波作为电力系统特有通信方式，是一种 经济、可靠的通信手段。

以电力线作为载体进行通信，虽然有着众多的优点，但是其安全问题 依旧是电力线的一大劣势。电力线载波通信在数据传输时存在着诸如信息窃 取、恶意指令攻击等通信安全问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力线载波安全控制器，通过数据的加密 以及通信协议的建立防止信息的窃取以及恶意指令的攻击，为电力载波通信 提供安全保障。

本发明提供了一种电力线载波安全控制器，包括：主控单元、第一控制 单元及第二控制单元，所述第一控制单元及第二控制单元之间相互通信，所 述主控单元用于识别所述第一控制单元及第二控制单元发送的信息的地址， 所述主控单元与所述第一控制单元及第二控制单元之间传输的数据由 XXTEA算法加密。

进一步地，主控单元具体用于：

接收来自所述第一控制单元及第二控制单元的数据，并将从所述第一控 制单元及第二控制单元的地址以及数据通过数码显示管进行显示；

发送指令给所述第一控制单元及第二控制单元，以使所述第一控制单元 及第二控制单元的数码显示管显示清零。

进一步地，主控单元包括单片机及载波模块。

进一步地，第一控制单元及第二控制单元均包括单片机及载波模块，所 述第一控制单元及第二控制单元用于向所述主控单元发送自身的地址以及 数据，接受所述主控单元的清零指令，对数据进行加减以及复位，并同时在 主控单元的数码管上显示。

进一步地，主控单元、第一控制单元、第二控制单元还包括外围电路， 所述外围电路包括载波模块上的滤波接收电路、载波信号功率放大电路、载 波耦合电路、过零检测电路以及单片机开发板上的电源接口电路、数码管显 示电路、按键电路、单片机最小系统。

进一步地，数据的发送过程包括：所述单片机将数据写入缓存区，通过 TXD端发送到载波模块；所述载波模块将数据进行滤波、放大，最终通过耦 合电路将信号耦合到通有220V交流电的电力线上。

进一步地，数据的接收过程包括：载波模块将电力线上的信号通过耦合 电路取下，经过放大、滤波后将数据通过TX端发送给单片机；数据发送完 成后，单片机将数据存入缓存区，并依次读取。

与现有技术相比本发明的有益效果是：通过数据的加密以及通信协议的 建立防止信息的窃取以及恶意指令的攻击，为电力载波通信提供了安全保 障。

附图说明

图1是本发明一种电力线载波安全控制器一实施例的结构框图；

图2是本发明一种电力线载波安全控制器载波模块与单片机连接示意 图；

图3是本发明一种电力线载波安全控制器载波模块外围电路图；

图4是本发明一种电力线载波安全控制器电源接口电路图；

图5是本发明一种电力线载波安全控制器单片机最小系统电路图；

图6是本发明一种电力线载波安全控制器数码管显示电路图；

图7是本发明一种电力线载波安全控制器按键电路图；

图8是本发明一种电力线载波安全控制器的通信流程图；

图9是本发明一种电力线载波安全控制器加密模块XXTEA一轮加密过 程图；

图10是本发明一种电力线载波安全控制器显示模块工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明 的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实 施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的 保护范围之内。

参图1所示，本实施例提供了一种电力线载波安全控制器，包括：主 控单元(主机)、第一控制单元(从机1)及第二控制单元(从机2)，第 一控制单元及第二控制单元之间相互通信，主控单元用于识别第一控制单元 及第二控制单元发送的信息的地址，主控单元与所述第一控制单元及第二控 制单元之间传输的数据由XXTEA算法加密。

下面对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供的电力线载波安全控制器旨在实现信息的识别以及信息 的加密。电力线载波安全控制器通信平台为三块单片机组成的多机通信系 统，包含一个主机和两个从机，主从机之间能够相互通信并且主机能够识别 出接收到的信息的地址，主从机之间传输的数据由XXTEA算法加密。

整个安全控制器分为主机与从机两个部分：

(1)主机部分

主机部分由一个单片机开发板与电力线载波模块构成。主机的主要功 能为接收来自两个从机的数据，并将从机的地址以及数据通过数码管显示出 来，体现出安全控制器的识别功能。同时主机也能够发送指令给两个从机， 使两个从机的数码管显示清零，体现出主机与从机的双向通信功能。

(2)从机部分

从机包含从机1与从机2两个部分，每个从机也都是由单片机开发板 和电力线载波模块组成。与主机功能相对应，从机的功能是向主机发送自身 的地址以及数据，同时接受主机的清零指令。此外，从机能够对数据进行加 减以及复位，并同时在主从机的数码管上显示。

该安全控制器的以单片机和载波模块为核心，外围电路包含载波模块 上的滤波接收电路、载波信号功率放大电路、载波耦合电路、过零检测电路 以及单片机开发板上的电源接口电路、数码管显示电路、按键电路、单片机 最小系统。

单片机首先将数据写入缓存区，通过TXD端发送到载波模块中。载波 模块将数据进行滤波、放大，最终通过耦合电路将信号耦合到通有220V交 流电的电力线上。数据的接受过程与之类似，载波模块将电力线上的信号通 过耦合电路取下，经过放大、滤波后将数据通过TX端发送给单片机。数据 发送完成后，单片机将数据存入缓存区，并依次读取。

电力线载波模块

图2为载波模块与单片机连接方式的简单示意图。本实施例将单片机 与载波模块的TX端与RX端交叉连接即可，不需要用到其他的串口通信协 议。这大大的减少了由于距离过远而产生的信号缺失，使得通信过程中接收 的数据更加准确，同时也让安全控制器的实现更加的简便。

该载波模块的接收电流要小于11mA，发送电流要小于300mA。

载波模块外围电路示意图如图3所示，包括内部的接收电路及外围电 路中的载波功率放大电路、载波接收电路、耦合电路以及过零检测电路，实 现了将信号滤波、放大、耦合的功能。接收滤波电路：接收滤波电路结构如 图3所示，电阻R3的作用是在发射信号时有效的抵抗信号的衰减；电感L2 与电容C5共同组成并联谐振回路。

在本电路中，谐振以中心频率为120KHz设计，为了和工作频率(120～ 135KHz)相对应，电容和电感完成对有效信号的带通滤波；由电感、电阻、 电容组成的选频回路可以有效提高载波接收灵敏度。

D9、D10是一种小型的高速开关二极管，开关比较迅速，广泛用于信 号频率较高的电路进行单向导通隔离。它的作用是将接收信号的电位钳制在 ±0.7V，IRX被内部上拉后平移到2.5V±0.7V，以利于后续处理。

载波信号放大电路：通过对信号进行放大来弥补信号在电路中或是在 电力线上损失，以此来保证信号在传输过程中的质量。当载波模块被使能之 后，信号通过接受滤波电路到达放大电路，并最终输出到T1端和耦合电路 上。

T1端为载波频率输出端，输出频率为120KHz-135KHz。T1默认为方 波输出，可以直接驱动开关三极进行功率放大，这样做成本更低，但是效率 也会随之变低。此外还可以通过外围电路将T1输出信号变换成正弦波，之 后再放大，在驱动，这样做线路更加的复杂，成本高，但是效率较方波更高， 输出功率更大。

二极管D6主要是将输入端的电压钳制在一个合适的值内，从而使输出 端更加稳定，降低失真。这样可以有效的减少发射的功率损耗，延长使用寿 命。

耦合电路：为了实现能量和信号的传输，连接各个功能电路的方法即 为耦合电路。电子电路中的耦合指的是两个或两个以上的电路元件或电路网 络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，通过相互作用从一侧向另一 侧传输能量的现象。

在图3中的耦合电路两个功能，一个是将经过发送电路功率放大后的 信号耦合到电力线上，另一个就是从电力线获取有效的电力线载信号。其中 D2为P6KE系列TVS瞬态抑制二极管，当二极管的两极受到反向瞬态高能 量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为 低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值， 有效地保护电路中的元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

零点检测电路：载波模块中，GL端的功能为过零检测。过零检测电路 的核心为NEC2501线性光耦，具有上下集电路完全隔离的作用，相互不产 生影响。

当输入端加点信号时，发光器发出光线，照射在受光器，受光器接受 光线后导通，产生光电流从输出端输出，从而实现了“电-光-电”的转换。 NEC2501线性光耦能够传输连续变化的模拟电压或电流信号，这样随着输入 信号的强弱变化会产生相应的光信号，从而使光明晶体管的导通程度也不 同，输出的电压或电流也随之不同。

图3中过零检测电路的任务有两个。一个是完成对电路的断点检测， 另一个是通过光电耦合来判断电路中有没有电压。GL端接在光电耦合的集 电极上，产生上升沿或者下降沿，与其他电路同步。因此GL端类似于数字 芯片里的使能端，控制电路是否工作。

载波模块主要功能在于实现电力线载波信号的接收功能，与外围电路 一起来实现载波模块的收发功能。

通信主体开发板

本控制器的主体为一个主机与两个从机，开发板包含以STC89C52芯 片为核心的单片机最小系统以及与之配套的外围电路。

(1)电源接口电路

电源接口电路如图4所示，主要由USB口、DC005、SW-SPDT开关、 电容电阻以及发光二极管组成。其供电方式有三种选择，可以通过USB口 供电、通过DC005电源接口供电或是直接通过外部供电。

小电容C1与电解电容C2并联起到了滤波的作用。VCC实际上并不能 够提供理想的5V电压，而是有一个小幅度的波动。电解电容C1负责过滤低 频杂波而小的电容C2负责过滤掉频率高一点的杂波，两个电容相互配合使 波形更加平滑，使得VCC供电更稳，总而言之即为过滤掉从电源引入的干 扰。发光二极管D1起到了供电提示的作用，与电阻串联的作用是保护电路。

(2)数码管显示电路

如图5所示，数码管显示主要由DS1共阳极数码管、9012放大器以及 电阻构成，主要功能是用来显示主机与从机收发的数据。

DS1数码管共有12个接口，其中6、8、9、12与芯片P2口相连，负 责数码管的片选，控制四个灯的亮灭。其余的接口与芯片的P0口相连，主 要负责数码管上数字的显示。共阳极数码管从0到F的段码用16进制表示 为：0xC0、0xf9、0xA4、0xB0、0x99、0x92、0x82、0xF8、0x80、0x90、 0x88、0x83、0xC6、0xA1、0x86、0x8E。

9012三极管为PNP型三极管，主要功能为放大。单片机I/O口的输出 电流并不能满足四个七段数码管的驱动，所以需要三极管放大来满足数码管 的正常显示，同时也可以保证数码管的有较高的亮度。

(3)按键电路

如图6所示，按键电路主要由4.7k电阻以及SW-PB按键组成。当按键 按下时，I/O口接地为低电平；当按键松开时，上拉电阻，为高电平。电阻 主要是为了分压，是I/O口电压保持在正常的工作电压。

(4)电力线载波模块

单片机中的管脚在本实施例中并全部使用，这一部分主要是将单片机 需要与载波模块连接的管脚通过排针引出来，为了使用的方便又增加了一个 排针提供GND与+5V的接口。

(5)单片机最小系统

单片机最小系统如图7所示，主要由STC芯片、复位电路以及时钟电 路组成。

复位电路其实包括芯片内以及芯片外两个部分。外部电路产生的复位 信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2 时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才能得到内部复位操作所需要的 信号。

复位操作主要包含上电自动复位以及按键手动复位两种方式。上电复 位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，只要电源VCC的上升时间不 超过1ms就可以实现自动上电复位，即接通电源就能够实现系统复位。按键 手动复位有脉冲方式和电平方式两种。

时钟电路采用内部方式产生时钟，XTAL1引脚与XTAL2引脚外接定 时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件采用石英晶体和电容组成并 联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF 之间选择，电容值的大小可对频率起微调作用。

本实施例主要用到的I/O口为P0、P2以及P3口。其中P0、P2口负责 控制数码管的显示，P3口主要负责按键的控制以及单片机与电力线载波模块 的相互通信。

电力线载波通信整体流程

电力线载波安全控制器的通信程序共分为以下几个模块：

(1)对Timer0以及串口的初始化配置，称为初始化模块；

(2)按键控制以及按键之后的对数据的处理及发送，称为数据发送模 块；

(3)对发送以及接收的数据进行显示，称为显示模块；

(4)对接收数据进行处理以及接受数据之后的相关配置，称为接收模 块；

(5)Timer0中断函数以及串口接受中断函数，称为中断函数模块；

(6)对数据进行定义和赋值，称为数据定义模块；

(7)对数据进行加密解密，称为加密模块；

(8)对数据格式进行处理，称为格式处理模块。

电力线载波安全控制器的通信流程如图8所示。实现多机之间的通信 首先要进行数据的定义以及串口和定时器0的初始化。初始化后，进行按键 的处理、以及发送数据的处理。最后进行数据的接收以及接收之后的相关处 理。

在整个过程中，数码管上显示的都是当前的数据。对于从机来说，显 示的是从机自身发送的数据以及主机发送过来的指令；对于主机来说，显示 的只有主机自身接收的数据。而当复位按键按下时，两者显示的数据都将清 零。

数据定义模块及通信协议实现

(1)数据定义

对整体程序数据进行定义，所有的数据变量在程序中都为全局变量， 这样不需要再次定义，便于之后程序的编写。

(2)通信协议实现

在数据定义中，为了实现两个从机和主机之间的相互识别并滤除其他 数据的干扰，规定了发送以及接收数据的格式，即规定了Send_Buf中存储 数据的格式。其数据格式为：识别码+地址码+数据+结束码。

识别码与结束码用于识别接收数据是否正确。只有识别码与结束码正 确的一帧数据才会被主机或从机接收。这也就防止了通信系统之外信息对主 从机接收信息的影响，在一定程度上防止了其他恶意指令的攻击。

其中识别码设置为0xAA，结束码设置为0x55。0xAA与0x55这两个 十六进制数是许多串口通讯测试或者握手信号中常用的两个数。0xAA变成 2进制数为10101010，而0x55变成2进制数则为01010101，这两个数其实 就是占空比

为50％的方波，这种方波在电路中最容易被发现是否受到干扰或是发 生畸变。通过这两个数，可以很快判定出发送的数据是否正确。

地址码能够让主机识别出接收到的正确数据的来源，也可以让主机将 指令正确的发送到目的从机。程序中从机1的地址码为0x01，从机2的地址 码为0x02，通过地址码的设置，实现了主从机之间相互识别的功能。

数据位为通信过程中真正显示在数码管上的内容。为了保证整体功能 的实现，数据方面应用的是最简单的16进制数，起始为0x00，通过按键的 控制实现加，减以及清零功能。

初始化模块及中断函数的实现

(1)初始化模块

初始化模块包含串口初始化以及50ms定时器初始化两部分。

其程序编写时共四个主要部分。

第一，配置串口控制寄存器(SCON)为模式1，允许数据接收。其中 模式1的设置与SCON寄存器的第7与第8位有关，设置数据接收允许与 SCON的第6位相关。

第二，设置定时器T1为工作模式2，即自动重装载模式。对于SCT89C52 芯片来说，只能由定时器T1和定时器T2来充当波特率发生器。由于T2CLK 中的TCLK，RCLK复位后都为0，所以默认波特率发生器为T1。SCON方 式1下，以T1位波特率发生器则必须使用模式2。

第三，根据波特率计算TH1和TL1的初始值，也可以使用功率控制寄 存器(PCON)对波特率进行加倍。

第四，打开定时器控制寄存器TR1，让计时器开始计时。

定时器应用定时器0来实现，计数初值为15536，定时器0设置为方式 1。定时器0计数值溢出时，执行与之对应的中断函数。

(2)中断函数实现

通信程序中主要包含两个中断函数，一个是与串口通信有关的串口接 收子函数，一个是与50ms定时器相关的Timer0中断函数，两个中断函数相 互关联。

当单片机收到一个数据时，串口接收中断标志RI会置位为1，执行串 口中断子函数。进入中断后，接收到的数据被写入缓存区SBUF。但所有数 据接收完成即停止位接收完成后，单片机再将数据从缓存区取出，这样就完 成了数据的接收。同时需要将RI手动清零，因为RI无法自动清零。

对于开关总中断的操作主要在于防止其他的干扰；时间标志位赋值为3 的目的是为了防止超过3s没有数据传输而导致通信的紊乱，同时这也和接下 来要说明的定时器中断有着直接的关系。

定时器0中断函数的作用主要是防止主从机之间超过三秒没有进行数 据传输而导致的通信紊乱。

定时器0初始化程序中对TH0和TL0的赋值决定了定时器为50ms， 也就是每50ms进入一次定时器0中断函数，同时静态变量加1。当静态变 量自加到20时，所用时间为20个50ms也就是1s，同时时间标志位减1。 也就是说每过1s，时间标志位都会减1。

而在串口中断函数中，每次接收数据都会将时间标志位赋值为3。也就 是说，只要有数据的接收，时间标志位在定时器0中断函数中就不会自减到 0。唯一能够令时间标志位自减到0的情况就是超过3s没有数据传输，而这 正是定时器中断函数所要避免的情况。

加密模块的实现

在电力线载波通信的过程中，信息很有可能再通过电力线传输的过程 中被窃取，因此单纯的明文通信并不安全，必须要进行数据加密。电力线载 波安全控制器的通信数据采用的加密算法为一种微型对称加密算法(TEA) 的升级版本，被称为XXTEA算法。TEA算法是由剑桥大学计算机实验室的 David Wheeler和Roger Needham于1994年发明，TEA是TinyEncryption Algorithm的缩写，以加密解密速度快，实现简单著称。TEA算法每一次可 以操作64bit(8byte)，采用128bit(16byte)作为key，算法采用迭代的形式，推 荐的迭代轮数是64轮，最少32轮。为解决TEA算法密钥表攻击的问题，TEA算法先后经历了几次改进，从XTEA到BLOCK TEA，直至最新的 XXTEA。

XTEA也被称为TEAN，它使用与TEA相同的简单运算，但四个子密 钥采取不正规的方式进行混合以阻止密钥表攻击。Block TEA算法可以对32 位的任意整数倍长度的变量块进行加解密的操作，该算法将XTEA轮循函数 依次应用于块中的每个字，并且将它附加于被应用字的邻字。XXTEA使用 跟Block TEA相似的结构，但在处理块中每个字时利用了相邻字，且用拥有 两个输入量的MX函数代替了XTEA轮循函数。

XXTEA一轮加密过程如图9所示。其特点在于每一轮的混合算法MX 都用到了前一轮的输出以及后一轮的输入，并将混合算法输出与本轮输入进 行运算。改进之后的XXTEA算法加密过程更加的复杂，安全性较前一代算 法更高。

该算法要求加密的轮数至少为32轮。加密过程中，K为128位密钥， 但在实际过程中要拆分成4组32位的密钥来进行加密。而具体使用哪一组 密钥则由图中的D来决定。与D相加的常数0x9E3779B9来源与黄金切割率， 算法设计者利用这个常数δ来保证每一轮的加密都不相同。δ的计算公式如 下：

在程序中，用于加密算法输入的是Send_Buf中存储的数据。由于该数 组类型为无符号字符型长度为8位，因此在实际的加密过程中需要将该数组 进行数据类型的强制转换，使每一个数组成员的长度都变为32位来满足 XXTEA算法对于输入数据的要求。

数据格式处理的实现

格式处理的目的在于让接收与发送的数据格式满足载波模块对传输数 据的要求。电力线载波模块要求传输数据的第一个字节为传输数据的长度， 因此格式处理其实就是在传输和发送的数据之前加上该数据的长度，并将修 改之后的数据用于发送或接收。

数据发送模块的实现

安全控制器发送模块的设计分为按键控制、数据加密、格式处理以及 串口发送函数四个部分，其中数据加密以及格式处理前面已经说明。

串口发送函数的原理很简单，就是将已经处理好的发送数据放入缓冲 区(SUBF)，之后等到时钟下降沿数据就会从单片机的TXD段输出，而编 程时只需要将数据写入缓冲区即可。其中的缓冲区(SUBF)与接收数据的 缓冲区用的是同一个空间，类似于用于相同门牌号的房子，只不过发送时缓 冲区只允许出，而接收是缓冲区只允许进。此外发送允许位TI在发送结束 后会置位为1，此时需要在程序中将其重新置位为0。

按键控制分为主机按键控制与从机按键控制，由于主机与从机的功能 不同，其按键控制的设计也不尽相同。主机按键控制的功能主要有发送清零 指令给两个从机以及复位功能。从机按键控制的功能主要有加减当前数据并 发送、发送从机地址以及复位功能。复位功能同样不需要通过编程实现。

在获取了按键值之后，通过按键值来判断发送指令给从机1还是从机2， 发送的指令格式为识别码+从机地址+数据+结束码。其中数据没有实际的意 义，从机在接收指令后，只要在指令中识别出自己的地址，就会将当前数据 清零，数码管的显示也会清零。

在获取按键值后，从机将通过按键值来判断对当前数据进行加1运算 还是减1运算，并通过串口将运算之后的数据与自己的地址发送给主机。发 送数据格式为识别码+从机地址+数据+结束码，从机发送的数据与地址将会 显示在主机的数码管上。

数据接收模块的实现

安全控制器的数据接收模块包含解密模块、格式转换、数据处理以及 相关配置。解密模块的解密方式就是XXTEA加密方式的逆运算。

关于数据的处理，主机与从机的设计并不相同。主机对于接收数据的 处理主要在于将收到数据中的从机地址以及数据位数据取出，并合并成为一 个具有实际意义的四位数。其中第一位数为从机地址数，第二到第四位为数 据位数据，而这个四位数也将在主机的数码管上显示。从机对于接收数据的 处理在于要识别出接收指令的地址是否为自身地址。若为自身地址，则将当 前数据清零，并在数码管上显示。如果不是自己的地址，则不做任何操作。

数据接收完成后的需要将串口接收完成标志清零，以便于下一次的数 据接收。对于接收数据的处理依次为格式处理、解密以及数据处理，最终将 结果显示在数码管上。

安全控制器的显示模块流程图如图10所示。显示模块的作用在于能够 直接观察到数据的接收和发送，并能够判断数据收发的正确与否。显示模块 应用共阳极数码管与单片机的P0口相连控制段码显示，与P2口相连控制片 选信号。因此在程序设计时只需要根据情况对P0口和P2口进行赋值，便可 以完成数码管的显示。

(1)电力线载波安全控制器平台搭建

平台搭建由三块单片机开发板和三个电力线载波模块组成，三个载波 模块的TX端分别接到对应单片机的RXD端，RX端分别接到对应单片机的 TXD端。载波模块的两个AC端通过电力线一端接到火线，一端接到零线。

(2)从机加操作

两个从机的第一个按键功能为当前数字加1，并将当前数字发送给主 机。主机在接收到从机的数据后在数码管上显示接收数据，其中第一位为从 机地址，其他位为实际数据。

(3)从机减操作

两个从机的第二个按键的功能为当前数字减1，并将当前数据发送给主 机。主机在接收到从机的数据后在数码管上显示接收数据，其中第一位为从 机地址，其他位为实际数据。

(4)主机清零指令

以从机2的减操作结果图为初始情况。主机的两个按键分别控制从机1 和从机2的清零，按键按下后从机会向从机发送地址，从机识别出自己的地 址后便会将当前数字以及数码管的显示全部清零。主机清零指令与从机数据 发送两个功能实现了主从机之间的相互通信。

至此电力线载波安全控制器的识别、加密以及通信功能已经实现。通 过搭建的电力线载波安全控制器，可以防止电力线载波通信时由于窃听而导 致的信息泄露，也可以防止恶意指令而造成的通信紊乱。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式 的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精 神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细 节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形 式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的， 而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因 此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发 明内。

Claims (7)

1.一种电力线载波安全控制器，其特征在于，包括：主控单元、第一控制单元及第二控制单元，所述第一控制单元及第二控制单元之间相互通信，所述主控单元用于识别所述第一控制单元及第二控制单元发送的信息的地址，所述主控单元与所述第一控制单元及第二控制单元之间传输的数据由XXTEA算法加密。

2.根据权利要求1所述的一种电力线载波安全控制器，其特征在于，所示主控单元具体用于：

接收来自所述第一控制单元及第二控制单元的数据，并将从所述第一控制单元及第二控制单元的地址以及数据通过数码显示管进行显示；

发送指令给所述第一控制单元及第二控制单元，以使所述第一控制单元及第二控制单元的数码显示管显示清零。

3.根据权利要求2所述的一种电力线载波安全控制器，其特征在于，所述主控单元包括单片机及载波模块。

4.根据权利要求3所述的一种电力线载波安全控制器，其特征在于，所述第一控制单元及第二控制单元均包括单片机及载波模块，所述第一控制单元及第二控制单元用于向所述主控单元发送自身的地址以及数据，接受所述主控单元的清零指令，对数据进行加减以及复位，并同时在主控单元的数码管上显示。

5.根据权利要求4所述的一种电力线载波安全控制器，其特征在于，所述主控单元、第一控制单元、第二控制单元还包括外围电路，所述外围电路包括载波模块上的滤波接收电路、载波信号功率放大电路、载波耦合电路、过零检测电路以及单片机开发板上的电源接口电路、数码管显示电路、按键电路、单片机最小系统。

6.根据权利要求5所述的一种电力线载波安全控制器，其特征在于，所述数据的发送过程包括：所述单片机将数据写入缓存区，通过TXD端发送到载波模块；所述载波模块将数据进行滤波、放大，最终通过耦合电路将信号耦合到通有220V交流电的电力线上。

7.根据权利要求6所述的一种电力线载波安全控制器，其特征在于，所述数据的接收过程包括：载波模块将电力线上的信号通过耦合电路取下，经过放大、滤波后将数据通过TX端发送给单片机；数据发送完成后，单片机将数据存入缓存区，并依次读取。