基于STC89C58單片機的網線測試儀設計

廣州市增城區職業技術學校　溫亮泉

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基于STC89C58單片機的網線測試儀設計

廣州市增城區職業技術學校溫亮泉

【摘要】本文介紹了基于STC89C58RD+單片機的網線測試儀的硬件和程序的設計方法。本網線測試儀采用紅綠雙色數碼管，能直觀的顯示所測網線芯線的通路、開路、短路和芯線順序錯亂，可廣泛應用于檢驗計算機網絡中的網線。本電路結構簡單、方便使用、成本低、功能齊全。

【關鍵詞】網線測試儀；雙色數碼管；網線

1　引言

隨著社會信息化時代的高速發展，計算機網絡已經深入到我們日常生活的各個領域，網絡給人們的生活帶來了方便、快捷，網上購物、娛樂、餐飲等等。網絡的建設離不開相關網絡設備，網線是網絡建設中最常用到的材料，網線制作的好壞會影響網絡建設的速度和質量，因此網線好壞的快速檢測就至關重要了。市場上也有很多網線測試儀，但網線好壞的指示不太直觀，只是大概知道網線的芯線有沒有連通，而對網線具體故障現象的檢測不太明顯。

本文介紹新型網線測試儀是基于STC89C58RD+單片機和紅綠雙色數碼的設計方案，可以測量網線芯線的正確連通、短路、開路、芯線順序的錯誤連接等，并有兩排八個一位紅綠雙色數碼管的顏色指示，數碼管顯示綠色時表示網線中芯線按序號接線正確；顯示紅色時表示網線中芯線錯誤連接；如果沒有顯示，則表示該序號芯線連接斷開；若數碼管紅色顯示“-”，表示網線中芯線連接短路。直觀實用，大大方便了網絡管理員用以快速檢修網線。

2　系統硬件設計及分析

根據新型網線測試儀的功能要求，其硬件電路應該包含電源電路、單片機控制電路、RJ45網線插座、八位移位寄存器74HC595、反相驅動器ULN2803APG和紅綠雙色數碼管顯示電路等。網絡測試儀的電路設計框圖如圖1所示。在RJ45網線插座1和2插入待測網線，測的結果送到紅綠雙色數碼管去顯示。

圖1　網線測試儀的電路總體設計框圖

2.1單片機STC89C58RD+控制電路

單片機STC89C58RD+選擇PQFP-44封裝，具有體積小，重量輕，功耗低、工作可靠、性能穩定的特點。有32KB片內程序存儲器，1280B內部RAM，36個I/O端口，除P0、P1、P2和P3四個I/O端口外，還具有P4口，均可進行位尋址，比普通的單片機還多兩個外部中斷P4.2/INT3，P4.3/INT2，能夠滿足電路設計的要求，而且還留有足夠端口為以后擴展功能的需要。

2.2網線插座連接電路

RJ45網線插座有二個，每個有8個引腳，一個直接連接單片機的P0口，另一個連接P2口，用以連接待測網線。

2.3紅綠雙色數碼管驅動顯示電路

數碼管顯示電路采用16個一位0.56英寸的紅綠雙色共陰數碼管，一個RJ45網線插座的狀態用8個雙色數碼管顯示，另一個RJ45網線插座的狀態用另外8個雙色數碼管顯示。網線的每一條芯線一端用一個數碼管指示，可以按順序顯示數字1～8，綠色代表網線芯線連接是正確的，紅色或沒有顯示代表網線芯線連接是錯誤的。

圖2　一組8個雙色數碼管驅動顯示電路

一個雙色數碼管有8個段碼信號引腳和2個紅綠位碼信號引腳，數碼管采用動態掃描顯示，把一組8個雙色數碼管的相同段碼信號引腳并聯在一起，那么一組8個雙色數碼管就有24個信號引腳，二組雙色數碼管總共48個信號。單片機STC89C58RD+總共才36個I/O端口，連接RJ45網絡插座已經用去16個I/O端口，很明顯用單片機直接驅動雙色數碼管是不夠端口。為了節省單片機I/O端口，我們增加硬件設備：6個八位移位寄存器74HC595和4個反相驅動器ULN2806APG，利用數據的串行通訊來解決這些問題。采用集成74HC595，只需要單片機的3個I/O端口，一個用于傳送數據（Ds），一個用于輸出移位寄存器時鐘脈沖（SH_cp），一個用于輸出存儲器時鐘脈沖（ST_cp）。集成74HC595的作用是實現數據的串行通訊，每一個集成74HC595連接數碼管的8個數碼管的段碼信號引腳、或8個數碼管的紅色位碼信號引腳、或8個數碼管的綠色位碼信號引腳。單片機輸出的數據從一個74HC595的14腳（DS）輸入、9腳（Q7‘）輸出，傳送到另一個74HC595的14腳（DS）輸入、9腳（Q7′）輸出，一個集成一個集成傳送。74HC595還具有存儲器功能，輸出到數碼管的信號能夠鎖存，數碼管顯示就不會閃爍。反相驅動器ULN2806APG是連接數碼管的位碼，用于增大負載驅動電流，保證不會因為驅動太多數碼管而影響正常顯示。一組8個雙色數碼管驅動顯示電路如圖2所示。

2.4串口通訊電路

串口通訊電路主要用于向單片機下載程序。網線測試儀使用的單片機是PQFP-44封裝，是貼片安裝的，一旦裝在電路板上，就不方便拿下來下載程序。為了方便下載程序，方案有二種。方案一是采用集成MAX232和DB9串口焊板座，集成MAX232的7腳和8腳連接DB9串口焊板座，9腳和10腳分別連接單片機5腳（P3.0/RXD）和7腳（P3.1/TXD）。這種方案需要一條九針串口線或USB轉串口線即可下載程序，但需要在電路板上加裝元件，占用電路板的位置。方案二是直接用單排插針與單片機5腳（P3.0/RXD）和7腳（P3.1/TXD）相連，可以用一條USB轉TTL線下載程序，不用在電路板上加元件。在此我們選擇方案二。

圖3　網線測試儀程序設計流程圖

3　系統程序的設計

網線測試儀的程序設計流程圖如圖3。網絡測試儀的程序設計主要包括二大部分，一部分是網線檢測程序，檢測有無插入網線和接入的網線芯線的狀態；第二部分雙色數碼管顯示程序，將檢測的結果送去顯示。

網線檢測過程的程序設計：信號檢測是按網線一端芯線序號1～8順序排列的8條線與單片機P0口的8個I/ O端口連接，網線另外一端芯線序號1～8順序排列的8條線與單片機P2口的8個I/O端口連接。由P0口發送一組數據，經過網線到單片機P2口接收，當P2口接收到的數據與P0口發送的數據相同時說明網線中的芯線接線正確，然后單片機P2口也發送一組和P1口同樣的數據再驗證結果是否正確，經過單片機P0口和P2口雙向檢測后，可以確定檢測出來的結果是準確無誤的。

顯示程序采用數碼管動態掃描編程，將一組8個雙色數碼管的相同段碼信號引腳并聯在一起，由輸入位碼信號去控制哪位數碼管顯示，這樣就不用每個數碼管配一個鎖存器或占用單片機的很多I/O端口，大大簡化了電路。編程時輪流向各個數碼管送出段碼和相應的位碼，利用數碼管的余輝和人眼視覺殘留的作用，使人的眼睛看到各個數碼管好象是同時在顯示（如圖3所示）。

4　結束語

本文介紹了基于STC89C58RD+為核心芯片的網絡測試儀硬件和程序的設計，對雙色數碼管顯示等電路進行了具體分析，并提供了程序設計的思路，經過硬件測試與程序調試，制作出實物并通過實際應用。可以方便快捷檢測網線，直觀顯示檢測結果，受到了廣大使用者的歡迎。今后還可以進一步將雙色數碼顯示電路改為液晶顯示，并增加電路其它功能，這樣電路更加簡單，功能更加齊全，產品更加小型化，攜帶更加方便，使用更加廣泛。通過該網線測試儀的設計和使用，為同類型產品的設計與應用提供了一定的借鑒和參考。

參考文獻

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