基于MSP430的電子電工線纜端接實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

陳朝俊

摘 要：本文設(shè)計(jì)開發(fā)一種電子電工線纜端接實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。該平臺(tái)能夠進(jìn)行電子電工線纜、音頻視頻線纜的壓接、鉸接、端接等實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生掌握相關(guān)操作技能。平臺(tái)使用MSP430單片機(jī)進(jìn)行控制，通過高速ADC檢測學(xué)生端接過程中的線纜短路、斷路、接觸不良等故障。根據(jù)課程需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)模塊，能滿足電子信息類課程線纜端接、連接實(shí)訓(xùn)需要，達(dá)到良好的實(shí)訓(xùn)效果。通過該電子電工線纜端接實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，可以更好的為廣大的學(xué)生提供電工線纜、音頻視頻線纜的壓接、鉸接、端接等項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)，讓學(xué)生的實(shí)踐能力得到提升。

關(guān)鍵字：MSP430單片機(jī) A/D轉(zhuǎn)換 線纜端接 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）2（c）-0000-00

目前我系物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)開設(shè)有電工電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程施工等課程，這些課程除了需要掌握一定的工程設(shè)計(jì)、管理和實(shí)施能力外，還需要掌握扎實(shí)的操作技能。針對(duì)上述課程我系建設(shè)有相應(yīng)實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行操作技能實(shí)訓(xùn)，基本能滿足課程實(shí)訓(xùn)要求。但是經(jīng)過一段時(shí)間的教學(xué)后發(fā)現(xiàn)有部分教學(xué)內(nèi)容實(shí)訓(xùn)室缺少對(duì)應(yīng)合適的操作訓(xùn)練，其中較為突出的是缺少專門的電線、電纜、信號(hào)線纜端接實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。因此設(shè)計(jì)開發(fā)一種電子電工線纜端接實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，該平臺(tái)能夠進(jìn)行電子電工線纜、音頻視頻線纜的壓接、鉸接、端接等實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生掌握相關(guān)操作技能。

1 平臺(tái)工作原理

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)前臺(tái)操作面板放置線纜端接模塊，后臺(tái)使用MSP430F149單片機(jī)進(jìn)行控制，能夠檢測學(xué)生端接過程中的線纜短路、斷路、接觸不良等故障。MSP430 系列單片機(jī)是美國德州儀器（TI）1996年開始推向市場的一種16位超低功耗的混合信號(hào)處理器， MSP430F149采用1.8～3.6V低電壓，集成了看門狗（WDT）、2個(gè)16位定時(shí)器、2個(gè)USTRA、1個(gè)12位ADC，ADC轉(zhuǎn)換器具有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá)200Kb/s。

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。平臺(tái)由前面板線纜端接模塊、單片機(jī)控制模塊、Led燈指示模塊和字符顯示模塊組成。前面板端接模塊設(shè)置多組端接點(diǎn)，每組端接點(diǎn)用于實(shí)訓(xùn)線纜端接。單片機(jī)循環(huán)檢測端接模塊各通道，如果出現(xiàn)線纜連接斷路或接觸不良情況，控制對(duì)應(yīng)通道Led燈將閃爍，并發(fā)送信息到點(diǎn)陣字符顯示屏顯示問題通道號(hào)及故障原因。

2 平臺(tái)功能模塊

2.1 線纜端接模塊

線纜端接模塊原理圖如圖2所示。實(shí)訓(xùn)平臺(tái)前面板端接模塊每一組有兩個(gè)端接點(diǎn)，根據(jù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容不同，端接點(diǎn)接口形式有接線柱、柵欄式接線端子、BNC/RCA音視頻插座等。端接點(diǎn)一端接參考電壓，另一端接單片機(jī)外部ADC通道，可以高速多次采集8個(gè)端接點(diǎn)電壓。實(shí)訓(xùn)時(shí)學(xué)生做好線纜端子，連接到端接點(diǎn)上，當(dāng)端接模塊兩端線纜連接正確并良好接觸時(shí)，單片機(jī)檢測電壓與參考電壓相同，控制對(duì)應(yīng)通道Led燈點(diǎn)亮。當(dāng)線纜接觸不良時(shí)，單片機(jī)多次檢測的電壓與參考電壓不一致，控制對(duì)應(yīng)通道Led燈閃爍。

2.2 字符顯示模塊

使用12864液晶顯示器模塊進(jìn)行字符顯示，由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及128×64 全點(diǎn)陣液晶顯示器組成，可以顯示8×4 個(gè)（16×16 點(diǎn)陣）漢字或者顯示16×4個(gè)（8×16 點(diǎn)陣）ASCII碼。12864液晶顯示器有帶字庫和不帶字庫兩種版本，由于本設(shè)計(jì)不需要顯示圖形及生僻字，所以采用自帶字庫的液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。

3 軟件程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用IAR Embedded Workbench IDE for MSP430進(jìn)行軟件開發(fā)，該開發(fā)環(huán)境集成了 C/C++編譯器和調(diào)試器、能進(jìn)行硬件仿真。

3.1 軟件流程

系統(tǒng)軟件流程如圖3所示，系統(tǒng)上電后先進(jìn)行初始化操作，然后等待接線完成并按下檢測鍵，開啟序列通道多次轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后讀取各通道轉(zhuǎn)換結(jié)果，分別判斷各通道多次檢測結(jié)果是否與參考電壓一致，如果一致則說明端接良好，單片機(jī)控制對(duì)應(yīng)通道LED燈常亮，如果檢測到電壓值為0，則說明鏈路斷路，LED燈不亮，液晶顯示該通道斷路，否則說明多次檢測到的值不一致，線纜端接接觸不良。

3.2 ADC檢測程序設(shè)計(jì)

使用MSP430單片機(jī)ADC進(jìn)行電壓檢測，ADC12可以選擇多個(gè)通道的模擬輸入，模擬多路通道包括了8 路外部信號(hào)通道（A0～A7）和4 路內(nèi)部信號(hào)通道。為了提高檢測精度，使用序列通道多次轉(zhuǎn)換模式，

下面為部分ADC轉(zhuǎn)換設(shè)置程序：

P6SEL |= 0x01； // 使能ADC通道

ADC12CTL0 = ADC12ON+SHT0_8+MSC； // 打開ADC，設(shè)置采樣時(shí)間

ADC12MCTL0 |= INCH_0 + SREF_0；

ADC12CTL1 = SHP+CONSEQ_2； // 使用采樣定時(shí)器

ADC12IE = 0x01； // 使能ADC中斷

ADC12CTL0 |= ENC； // 使能轉(zhuǎn)換

ADC12CTL0 |= ADC12SC； // 開始轉(zhuǎn)換

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)開發(fā)一種電子電工線纜端接實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，使用MSP430單片機(jī)進(jìn)行控制，通過高速ADC檢測學(xué)生端接過程中的線纜短路、斷路、接觸不良等故障。先對(duì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了概要設(shè)計(jì)，然后對(duì)各功能模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，以及軟件設(shè)計(jì)及程序編寫，在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行了安裝調(diào)試。通過模擬線纜端接不同故障情況，檢驗(yàn)平臺(tái)運(yùn)行情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該電子電工線纜端接實(shí)訓(xùn)平臺(tái)能夠正確識(shí)別線纜端接實(shí)訓(xùn)中短路、斷路、接觸不良等故障，并將故障情況進(jìn)行顯示。

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