通信线路故障定位系统(编辑修改稿)

通信线路故障定位系统(编辑修改稿)内容摘要：

CCQ38550R7CON_REF123P3Interface100R8ADV1ADV2ADV3100R13100R14100R15 图 测量电路原理图 上图中 P3 为外部导线接口， 1 端和 2 端接总线路， 3 端和 2 端接短路部分线路， R8 和 R14 两个 100Ω电阻并联，这样 相当于串联 16 电阻为 50Ω， R13 和 R15 同理。 测量电路不需要实时供电，通过三极管 Q3 控制打开和关闭测量电路供电。 当需要供电的时候，单片机I/O 给 CON_REF 低电平，这时三极管导通，给测量电路供电，数据采集完成以后单片机 I/O 给 CON_REF 高电平，三极管截止。 这样就能保证在不测量的时候停止对测量电路供电，同时防止测量导线过短，长时间通电导致电阻发热的问题。 ADV ADV2 和 ADV3 分别为单片机 AD 采集电压端口，采集以后的数据处理在软件部分详细描述。 时钟电路设计 系统中设计时钟电路是为了检测时 候方便工作人员记录检测结果，时间作为一个参考必不可少。 在时钟电路设计中选用 DS1302芯片作为时钟芯片， DS1302 具有以下特点： 时钟计数功能，可以对秒、分钟、小时、月、星期、年的计数。 年计数可达到 2100 年。 有 31*8 位的额外数据暂存寄存器最少 I/O 引脚传输，通过三引脚控制工作电压： 工作电流小于 320 纳安（ ）读写时钟寄存器或内部 RAM（ 31*8 位的额外数据暂存寄存）可以采用单字节模式和突发模式。 8pin DIP 封装或 8pin SOICs。 兼容 TTL（ ）。 可选的工业级别，工作温度 40 –85 摄氏度。 兼容 DS1202 较 DS1202 增加的功能： Vcc1 进行涓流充电。 17 ( 以上 )， 可以用老式电脑主板上的 充电电池。 如果断电时间较短 (几小时或几天 )时，就可以用漏电较小的普通电解电容器代替。 100 μF 就可以保证 1 小时的正常走时。 DS1302 在第一次加电后，必须进行初始化操作。 初始化后就可以按正常方法调整时间。 工作过程： 图 DS1302 结构 主要工作原理图如 图 所示：移位寄存器，控制逻辑，晶振，时钟和 RAM。 在进行任何数据传输时，必须被制高电平（注意虽然将它置为高电平，内部时钟还是在晶振作用下走时的，此时，允许外部读写数据），在每个 SC LK 上升沿时数据被输入，下降沿时数据被输出，一次只能读写一位，适度还是写需要通过串行输入控制指令来实现（也是一个字节），通过 8 个脉冲便可读取一个字节从而实现串行输入与输出。 最初通过 8 个 时钟周期载入控制字节到移位寄存器。 如果控制指令选择的是单字节模式，连续的 8 个时钟脉冲可以进行 8 位数据的写和 8 位数据的读操作， SC LK 时钟的上升沿时，数据被写入 DS1302， SC LK 脉冲的下降沿读出 DS1302 的数据。 8 个脉冲便可读写一个字节。 在突发模式，通过连续的脉冲一次性读写 18 完 7 个字节的时钟 /日历寄存器（注意时钟 /日历寄存器要读写完），也可以一次性读写 8~328 位 RAM 数据（可按实际情况读写一定数量的位，不必全部读写，两者的区别）。 控制指令： 图 DS1302 控制时序 控制指令（ 8 位）如 图 所示： 每个字节的传输是有控制字节指定的，控制字节的最高位 Bit7必须是 ‘1’，如果是 ‘0’，写入将被禁止，因此我们如果将这位置一，可以禁止写入。 bit6 为 ‘0’则指定对时钟 /日历寄存器控制读写操作，为 ‘1’则为 RAM 区数据的控制读写操作， bir1~bit5 指定相关寄存器待进行输入输出操作，最低位 bit0 指定是输入还是输出，为 ‘0’则为输入，相反则输入有效，输入输出根据脉冲的上升沿和下降沿串行进行（前面已经提到）。 DS1302 电路设计如下图所示： X12X23VCC21GND4RST5I/O6SCLK7VCC18U2DS1302VCC12Y232768DSRSTDSCLKDSIO1 2P5C7 19 图 时钟电路原理图 P5 为 DS1302 时钟芯片的备用电源接口，在作品中使用 1220 纽扣电池作为备用电源。 DS1302 的 1 引脚是接主电源的，在 1 引脚和GND 之间接入 电容，滤除高频干扰。 芯片的 7 引脚分别为芯片的控制引脚和数据传输引脚，通过单片机控制，实现数据的读出和写入。 芯片的 3 引脚接入 32768Hz 的晶振，为芯片提供振荡脉冲。 按键电路设计 键盘是系统不可缺少的输入部分，是实现人机对话的纽带。 按其结构形式，键盘可以分为非编码键盘和编码键盘，前者用软件方法产生键码，而后者则用硬件方法产生键码。 在单片 机中使用的大部分都是非编码键盘，因为非编码键盘结构简单成本低廉。 按键形式有独立式和矩阵式两种。 在该系统中选用独立式。 独立式按键每个按键各接一根输入线，每根输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。 因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易的判断哪个按键按下。 按键在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为 510ms。 按键稳定闭合期的长短，则有操作人员的按键动作所决定，一般为十分之几秒到几秒。 按键的闭合与否，反映在电压上就是呈现出高电平或低电平，通过电平高低 的检测，可以确定按键按下与否。 为了确保 CPU 对一次按键动作值只确认一次，必须消除抖动的影响。 20 图 按键抖动信号 通常有硬件、软件两种消除抖动的方法，本系统中采用软件消除抖动的方法。 若 CPU 检测到有按键按下时，先执行一段延时程序后再检测此按键，若仍为按下状态，则 CPU 认为该按键确实按下。 这样就消除了抖动的影响。 电路如图 17 所示： 图 独立按键原理图 按键没有按下的时候 K1， K2， K3 和 K4 端都是高电平，如果其中一个按键按下怎对应的 端口就变成低电平，单片机扫描到对应的IO 口为低电平后就知道该按键按下。 按键从左到右依次分别为 S S S S5，定义为“设置”，“加1”，“减 1”，“确定”。 “设置”按键用来设置线路长度参数和时间参数。 “加 1”和“减 1”按键用来调整要设置的参数。 当设置参数确定后通过“确定”按键退出设置模式。 在测量状态下，“加 1”和“减 1”按键可以打开和关闭液晶的背光。 如果要测量的导线接好以后通过按下“确定”按键完成检测。 S2 10KR910KR1010KR1110KR12K1 K2 K3 K4S3 S4 S5VCC 21 声音提醒电路设计 当测量完成的时候需要声音的提示，所以在这里选择有源蜂鸣器作为发声源。 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 压电式蜂鸣器 ： 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。 多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。 当接通电源后（ ~15V 直流工作电压） ,多谐振荡器起振 ,输出 ~ 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。 在 陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。 电磁式蜂鸣器 ： 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。 振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 在系统的设计中选用电磁式有源蜂鸣器作为发声源。 LS1BellVCCR6Q29012BELL 图 发生电路原理图 22 由上图可知，发生电路包括蜂鸣器，三极管和限流电阻。 当单片机 BELL 端口为低电平的时候，三极管 Q2 导通，驱动蜂鸣器发声。 供电电路设计 电源 电路是系统比不可少的部分，该系统使用三节五号电池供电，满足灵活性的要求，同时三节电池电压正好在系统需求电压的正常范围，不在需要 DCDC 变换电路，降低了设备的成本。 供电电路如下图所示： 1KR1D1220uFC2VCCC312P1POWERS1SWSPST 图 供电单元原理图 P1 是电池接入端口， S1 为自锁开关，电阻 R1 和发光二极管 D1组成了电源指示电路，电容 C2 和 C3 组成滤波电路，滤除电流中的高频干扰，为系统提供高质量的电源。 第 4 章 软件系统设计 通信线路故障定位系统的单片机软件部分使用 C 语言完成，包括 主文件， 液晶驱动文件， 定时器初始化文件， 时钟芯片驱动文件， 独立键盘驱动文件， 数据采集及数据处理驱动文件。 23 软件总体流程 开 始初 始 化定 时 器 、 I O 、 A D1 2 8 6 4 液 晶 、 D S 1 3 0 2打 开 液 晶 背 光显 示 开 机 信 息延 时关 闭 液 晶 背 光启 动 看 门 狗进 入 主 循 环1 0 m s 定 时 是 否 到 达N液 晶 显 示 刷 新 时 间 是 否 到 达是 否 启 动 数 据 采 集NN按 键 扫 描YY是 否 在 参 数 设 置 状 态YN液 晶 显 示 刷 新 图 软件总体流程图 24 如图 所示，程序开始后首先对系统各个模块进行初始化，然后启动看门狗，看门狗的使用可以提高系统的稳定性，当系统程序跑飞后看门狗可以使系统复位，保证系统可靠运行，提高抗干扰能力。 清看门狗的代码在定时器中断中完成。 系统初始化完成以后，进入主循环，然后开始执行各个模块的功能。 代码的具体功能请参考附录 2。 开 始清 看 门 狗1 0 m s 计 时 标 志位 置 位中 断 次 数 计 数加 ‘ 1 ’中 断 时 次 数是 否 到 达 5 0 次液 晶 刷 新 标 志位 置 位Y结 束N 图 定时器中断流程图 25 图 为定时器中断函数的流程图，进入中断函数后首先清除看门狗，然后对中断次数进行计数。 在中断函数在中主要控制液晶显示刷新的频率。 参数设置流程 在参数设置的函数中，主要完成系统各个参数的设置。 通过“设置”按键切换要设置的参数，“加 1” 和“减 1”按键调整要设置的参数，参数设置完成后通过“确定”按键退出设置 状态，同时通过“确定”按键启动测量。 具体过程参考图。 26 开 始调 用 按 键 扫描 函 数键 值 是 否 为 K E Y 4键 值 是 否 为 K E Y 3键 值 是 否 为 K E Y 2。