電纜無線測試儀的設計

范帥帥,遲宗濤（青島大學,山東 青島 266071）

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電纜無線測試儀的設計

范帥帥,遲宗濤
（青島大學,山東 青島 266071）

摘 要：本文采用STC12C5A60S2單片機作為核心控制裝置制作了一個電纜無線測試儀。系統集成了STC12C5A60S2單片機、CC1101無線傳輸模塊、LCD1602顯示模塊三大模塊，其測試內容主要包括對32芯電纜和60芯電纜的檢測。測試32芯的電纜時，被測電纜長度最大不小于5米，測試時間不大于2分鐘，還能修改電纜連接關系并記錄顯示測試結果。測試60芯的電纜時，被測電纜長度最大不小于20米，測試時間不大于60秒［1］，還能中文提示操作過程和顯示結果信息。

關鍵詞：STC12C5A60S2芯片；LCD1602；CC1101無線模塊；電纜

1 緒論

電纜背景。隨著社會的發展，電纜在各行各業都得到了大量的應用。對于沒用過電纜無線測試儀的用戶，測試儀的推廣應用便成了不時之需，尤其是電纜出現故障后對測試儀的需求更是迫不及待。這一舉措明顯的減少了故障排查時間，提高了工作效率，降低了損失。

2 系統總體方案設計

2.1 設計思路

本文以STC12C5A60S2單片機為控制核心，由CC1101無線傳輸模塊和LCD1602顯示模塊組成的電纜無線測試儀。先是主機上的STC12C5A60S2單片機發送信號經電纜到達輔機，然后由輔機上的STC12C5A60S2單片機接收信息并判斷電纜是否正常，將非正常的數據發送回主機，主機通過返回的數據將得到的特征值進行處理后，對電纜的連接關系進行修改（因IO口有限本設計中只模擬設計了兩路調換）或排線數進行修改并將非正常的第幾條芯數通過LCD1602顯示在屏幕上。另外本設計還使用獨立按鍵進行相關的操作。

2.2 CC1101無線模塊對信號進行傳送和接收

CC1101無線模塊，微功耗，體積小，可廣泛應用于各種場合的短距離無線通信領域［2］。

無線模塊的工作原理是，首先由一端將電信號轉化為無線信號，在空氣中經過介質傳輸無線信號，當另外一端接收到無線信號后，將其轉化為電信號并將其發送給STC12C5A60S2單片機。

3 硬件電路設計

3.1 控制器（MCU）模塊設計

該使用的控制器是單片機STC12C5A60S2。40、20#分別接電源和地；9#管腳連接的是上電復位電路；因為P0口為開漏輸出需加4.7k的上拉電阻，連接的是LCD的數據端口；P1口連接的是鎖存器的鎖存端；P2口連接的是鎖存器的數據端；P3.0、P3.1管腳連接的是無線串口模塊的TxD跟RxD端口；P3.2、P3.3、P3.4分別連接的是LCD的RS、RW、EN端口；P3.6管腳為控制LCD背光燈亮滅的控制管腳；P3.7接一個按鍵，用于控制啟動檢測事件。電路如圖1所示。

3.2 無線模塊電路設計

利用CC1101無線收發模塊，采用串口通信的方式，實現主機與從機的無線通信。

3.3 顯示模塊設計

采用LCD1602液晶顯示，控制簡單使用方便。控制端RS、RW、EN分別連接單片機的P3.2、P3.3、P3.4管腳；數據端連接單片機的P0口；R3滑動變阻器用于調整LCD的清晰度；Q1三極管接單片機的P3.6管腳，用于控制LCD背光燈的亮滅。

3.4 電纜檢測接口電路設計

因為單片機接口有限，且驅動電流較小，所以利用74HC573鎖存器擴展電纜線測試端口。鎖存器的數據端口接單片機的P2口；鎖存端接單片機的P1口。

4 程序設計

4.1 主機程序設計

系統的軟件設計采用 C語言，對單片機進行編程實現各項功能。當啟動單片機之后，首先單片機系統初始化需要配置串口初始化、定義測試電纜標志位初始化、LCD系統初始化、LCD顯示初始化等設置；然后再執行主循環里面的程序。主機程序流程如圖2所示。

4.2 串口中斷程序設計

串口數據的接收在串口中斷程序中執行，當RI標志位置1，表示接收到串口數據執行串口中斷函數，因為RI標志需軟件清除，所以進入中斷之后首先清除RI標志。然后再讀取SBUF中的數據。

5 系統測試

5.1 測試方法

對于一根多芯被測屏蔽電纜，設計的電纜無線測試儀，測試電纜中各芯的額定通斷狀態和意外短路狀態。主機向電纜其中一條線發送一個高電平再由CC1101模塊向輔機發送，然后由輔機進行對32芯的電纜或32根排線判斷，32芯的電纜或32根排線內如果有兩個或者兩個以上的高電平就說明該條光纜或排線短路了、如果有一個高電平說明該條光纜或排線正常、如果沒有則說明該條光纜或排線斷路了。

5.2 測試結果

5.2.1 測試數據

（1）只測試斷路狀態。測試時首先設置32芯與60芯電纜故障，把代替電纜的排線的第3、5、6、8、9、10、13、16、20、29線剪斷，然后測試檢測出電纜的狀態，并記錄檢測所需時間。經測試可得在小于一分鐘的檢測時間內，32芯與60芯電纜的排線3、5、6、8、9、10、13、16、20、29分別都出現斷路，沒有短路情況。

（2）只測試短路狀態。測試時首先設置32芯與60芯電纜故障，把代替電纜的排線的第（3、6），（5、8），（9、10），（13、16），（20、29）線分別連在一起，然后測試檢測出電纜的狀態，并記錄檢測所需時間。經測試可得在小于一分鐘的檢測時間內，32芯與60芯電纜排線第（3、6），（5、8），（9、10），（13、16），（20、29）都出現短路沒有斷路情況。

（3）同時測量斷路、短路狀態。測試時首先設置32芯與60芯電纜故障，把代替電纜的排線的第（3、6），（20、29）線分別連在一起，第5、8、9、10、13、16線斷開，然后測試檢測出電纜的狀態，并記錄檢測所需時間。測試數據如表1所示。

表1 斷路短路測試數據表

5.2.2 結果分析

經過無數次的測試，將得到的數據進行分析和處理得出電纜中或排線中出現的故障與所設置故障基本一致，基本完成了設計要求。但還需進一步完善該測試儀的功能。

6 結論

電纜無線測試儀的設計使用單片機STC12C5A60S2為核心元件，通過CC1101無線傳輸模塊、LCD1602模塊、獨立按鍵模塊的的相互作用，加上Keil軟件的編程，完成了對60芯和30芯電纜的檢測，通過模擬短路和斷路狀態來實現無線測試儀的作用。

參考文獻：

［1］ ChengFengRF.無線模塊_分類_百度百科［DB/OL］. http：// baike.baidu.com/link?url=4MzO79vI0uUQsnMtAmnPcYqUypIt22pbjnv RX w94 zRLKQSbMwrdCHnycWaLajqjV04NjIWIG2XdmTDS0e8NEi_，2015-04-23.

［1］陳亮.基于RFID的井下人員安全定位系統［J］.煤礦機械,2012,33（06）：279-280．

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.111

作者簡介：范帥帥（1991-），女，山東費縣人，研究生，學生，研究方向：傳感器。