单片机控制的通讯电缆断点测试装置设计.doc

单片机控制的通讯电缆断点测试装置设计 ,. 自动化仪表第15卷2000年第3期 文章编号:i0019944(2000)03--0021--042f 单片机控制的通讯电缆断点测试装置设计 1引言 通讯电缆作为通讯嗣络的基本载体,随着通 讯事业的高速发展而日趋复杂和先进,得到了越 来越广泛的使用由于通讯电缆具有各种隐蔽性 敷设,一旦电缆发生由各种原困引起的断线故障, 用简单的工具难以判定断点,必须采用一定的测 试方法和手段测取断点位置,从而进行检修排除 故障.传统的交流电容电桥法是利用障碍线与其 它芯线及电缆铅皮之间的电容进行测试,观测法 则是利用差动网络用示波器来观测入,反射波的 形态来确定断点大致位置.本文研究一种基于单 片机控制的低压脉冲回路法来测取电缆断点的方 法,并给出了电路实现及软件设计方法,它较之传 统的方法有断点测试精度高,智能化水准好,操作 简便等优点. 2系统设计 2.1理论依据 在均匀传输线中,由传输电报方程稳态解 可得终端和始端的电压和关系: fU=U.ch一J.sh :chHUcsh L￡ 式中L『,U.——终端及始端的电压矢量 J,——则为终端和始端的电流矢量 r线路的传播常数 卜一线路长度 根据上述关系,当一个外加脉冲信号从电缆 的始端向终端传输时,在终端会反射回一列波,它 与发射端的入射波相遇,在x轴上这列波方向相 反.当传输线终端开路时,反射系数的模为1,也 称全反射.我们正是在这一情形下研究问题,总体 思想是利用8031单片机系统来发射,接收和处理 脉冲信号,获取发射波和反射波的时间间隔.从而 达到确定断点大致位置的目的.考虑到咏宽越大 则反射脉冲波分辩率越小以及同轴电缆的低通特 性,为使反射脉冲渡保持一定的分辩率并减小其 畸变,我们取脉冲宽度为0.L～0.4gt;s可调.并提 升其幅度,便能测量4km内的断点 2.2硬件设计 我们设计的硬件由基本系统,I/0系统和发 射接收3部分组成.其中基本系统和I/O系统见 图l所示,发射及接收系统见图2所示基本系统 中CPU采用8031,EPROM采用32k×8bit的In— tel27256,RAM采用32k×8bit的HM62256, CPU与EPROM及RAM间用74LS373锁存.I/ O由键盘和液晶显示器组成,键盘控制采用查询 方式.液晶显示模块采用DATA公司的 DG12864,内藏T8963C控制器,选择直接访问工 作方式,其数据线DB0~DB7经74LS245双向锁 存器与8031的P0数据I:1连接.8031的葡j和—W—R 直接作为液晶模块的读,写控制信号.液晶块的选 片信号cE由P2.7置位产生,C/D信号由P2.0输 出,一12V电源提供液晶屏背光.发射接收电路由 光耦,单稳态电路加射极跟随器及50m平衡引 基金项目:浙江省教委优秀留学回国人员科研基金资助项目 收稿日期:2000—01一l9(磁盘稿) ? 21? 黜 技 程滞一码工诺曼嘏用,标应献州斌一文抗开一 耐 聂 仪器仪裹与蓑置 田i硬件主体电路 ?22? 田2接啦与发射示重田 自动化与仪裹蔓15卷2000年蕈3期 线,差动网络等组成单片机发出的脉冲因受晶 体振荡器最高频率(12MHz)的限制,其机器周期 最小只能为1s,又考虑到脉冲传输速度及满足 4kin内的断点测试,要求脉冲宽度在0.1～0.4tLs 间可调.采用单稳态触发器来达到此项指标.射极 跟随器利用高频三极管开关电路将脉i中波幅度提 高到+100V,以提高驱动能力,避免由脉i中在电 缆传输中的极快衰减而带来的反射波幅值极小问 题+1.0V的高频窄咏冲波经平衡引线及差动网 络施加给被测电缆为增加脉冲频谱的基波分量, 窄脉冲采用正向输出.在断点处产生的反射脉i中 波.通过降压整形至8031的INT1端产生中断请 求.P15端接有一音频放大电路,用声鸣以提示 收到回波 2.3软件设计 软件结构主要由主程序,显示程序及中断服 务子程序模块组成,框图分见图3,图4及图5.功 能上分成初始化,咏冲波发射,回渡采集,数据计 固显示子程序框围 固a主程序框曝 算,显示处理等几部分.主程序在初始化后,按下 发射键,程序将8031CPU中的定时器TO赋初 值,开始计数,开中断以便接收反射波.为保证获 曝6中断服务程序框围 取到反射渡,P1.0端反复发射直至接收到为止. 转入中断服务子程序后,关中断,以屏蔽后续反射 或干扰波.从定时器TO获取从发射至收到反射 ?23? 仪器仪表与装置 的定时时间T,断点按L—VT/2计算?V为脉冲 波在电缆中的传输速度.在主程序中可按不同对 象分别设置,对称电缆;V一220(m/~s);中同轴电 缆:v一287(ra/~s)f小同轴电缆:V一280(m/,us), 为方便单片机计算,在实际程序中把脉