基于AVR128的帶電導線檢測儀的設計

李紅萍, 李金明, 李泉, 賈秀明

(1.蘭州石化職業(yè)技術(shù)學院 電子電氣工程系，甘肅 蘭州　730060; 2.蘭州石化公司，甘肅 蘭州　730060)

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基于AVR128的帶電導線檢測儀的設計

李紅萍1, 李金明1, 李泉1, 賈秀明2

(1.蘭州石化職業(yè)技術(shù)學院 電子電氣工程系，甘肅 蘭州730060; 2.蘭州石化公司，甘肅 蘭州730060)

系統(tǒng)采用模塊化設計思想，以AVR128單片機為核心，設計出了帶電導線檢測儀。該系統(tǒng)由主機和從機組成多機通訊系統(tǒng)，其中主機系統(tǒng)完成墻內(nèi)電線位置檢測、數(shù)字濾波、串行通訊、語音、顯示、照明線路算法、中斷服務、照明線路功率比較、菜單設置和與從機通訊等功能；從機系統(tǒng)完成鍵盤掃描程序和與主機通訊等功能。整個系統(tǒng)性能穩(wěn)定，人機界面友好，操作方便，可準確獲取電線的位置及走向，減少了意外事故的發(fā)生，在實際應用中具有良好的效果和廣闊的市場前景。

AVR128單片機；場效應管；電磁場；功率檢測；數(shù)字濾波；串行通訊

0　引　言

在日常的裝修中，墻內(nèi)電線的位置一直是困擾裝修的一大難題[1]，因無法檢測墻內(nèi)的電線，在墻上鉆孔時，經(jīng)常出現(xiàn)電線被打斷引起短路的現(xiàn)象[2]，為了解決這一難題，本文提出基于AVR128的帶電導線檢測儀的設計，系統(tǒng)可準確獲取電線的位置及走向[3]，減少了意外事故的發(fā)生，保障了人民的生命和財產(chǎn)安全[4]。

1　系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)由主機和從機組成多機通訊系統(tǒng)。其中主機系統(tǒng)完成照明線路方格位置檢測、墻內(nèi)電線位置檢測、數(shù)字濾波、串行通訊、語音、顯示程序、照明線路算法、中斷服務程序、照明線路功率比較、菜單設置和與從機通訊等功能；從機系統(tǒng)完成鍵盤掃描程序和與主機通訊等功能[5]。

系統(tǒng)將帶電導線產(chǎn)生的微弱的電磁信號經(jīng)場效應管檢測、放大后采集到計算機內(nèi)，在單片機內(nèi)通過編程實現(xiàn)對蜂鳴器和閃光報警電路的控制，并用語音進行提示。帶電導線檢測儀主機以AVR128單片機為核心，包含復位、語音、時鐘、存儲器、聲光報警、液晶顯示、電線位置檢測、照明線路檢測、通訊等電路[6]；從機以AVR128單片機為核心，包含復位、時鐘、存儲器、鍵盤顯示等電路如圖1所示。

圖1　帶電導線檢測儀系統(tǒng)總體框圖

2　導線周圍電磁場分析

通電直導線磁場中某點的磁感應強度可用下面公式表示：

式中μ0是常數(shù)、I是導線中電流強度、a是該點到直導線的距離。通電直導線產(chǎn)生的磁場，離直導線越近，磁場強度越大[7]。導線周圍電磁場分析如圖2所示。

圖2　導線周圍電磁場分析

在AB處，磁場強度很強，CD處次之，EF處很弱，幾乎沒有，所以EF處檢測時會存在一定的問題。

3　系統(tǒng)硬件設計

帶電導線檢測儀以AVR128單片機為核心，主要由語音電路、時鐘電路、聲光報警、液晶顯示電路、電線位置檢測電路、通訊等電路等組成；其主要電路設計如下：

3.1帶電照明線路檢測電路

圖3　帶電照明線路的檢測檢測電路

圖4　系統(tǒng)顯示電路

系統(tǒng)采用場效應管3DJ6和555來實現(xiàn)對帶電照明線路的檢測。具體電路如圖3所示。

3.2系統(tǒng)顯示電路

系統(tǒng)采用的12864LIB液晶顯示屏，其接線如圖4所示。

3.3鍵盤電路

鍵盤電路包含兩個功能鍵和一個4*4矩陣，與AVR128(2)的接線如圖5所示。PB口的低四位用于列掃描，高四位用于行掃描。

圖5　鍵盤電路

4　系統(tǒng)軟件設計

4.1系統(tǒng)軟件總體設計

圖6　系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計采用模塊化的設計思想，包括初始化程序、照明線路方格位置檢測、墻內(nèi)電線位置檢測、數(shù)字濾波、串行通訊、語音、顯示程序、鍵盤掃描程序、照明線路算法、中斷服務程序、照明線路功能比較、菜單設置等模塊組成。系統(tǒng)軟件設計如圖6所示。

4.2系統(tǒng)典型程序設計

圖7　主程序流程圖

主程序及初始化程序流程圖(如圖7所示)。

帶電照明線路的檢測鍵盤處理程序流程圖(如圖8所示)。

圖8　鍵盤處理程序流程圖

5　結(jié)束語

本系統(tǒng)設計的簡易照明線路探測儀能方便地檢測測試木板后的通電照明線路，整個系統(tǒng)性能穩(wěn)定，人機界面友好，操作方便，可準確獲取電線的位置及走向，減少了意外事故的發(fā)生，在實際應用中具有良好的效果和廣闊的市場前景。

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Design of a Live Wire Detector Based on AVR128

LI Hong-ping1, LI Jin-ming1, LI Quan1, JIA Xiu-ming2

(1. Electronics and Electrical Engineering Department, Lanzhou Petrochemical Vocational Technical Institute, Lanzhou Gansu 730060, China;2. Lanzhou Petrochemical Co., Lanzhou Gansu 730060, China)

Adopting the modular design concept and based on AVR128 microcontroller, this paper gives a design of a live wire detector. The multicomputer communication system is composed of the master machine and a slave machine. The master machine performs such functions as detection of wire positions in the wall, digital filtering, serial communication, voice, display, lighting line algorithm, interrupt servicing, lighting circuit power comparison, menu setup and communication with the slave machine, and the slave machine performs such functions as keyboard scanning sequence and communication with the master machine. The whole system has stable performance, friendly man-machine interface and convenient operation, and can accurately acquire information about wire location and direction, thus reducing the possibility of accidents. In practical application, the system has good effect and vast market prospect.

AVR128 microcontroller;field effect tube;electromagnetic field; power detection;digital filter;serial communication

基于虛擬技術(shù)的自動化控制實訓室的構(gòu)建、2010年甘肅省高等學校研究生導師科研項目(1015-02)

10.3969/j.issn.1000-3886.2016.02.033

TP391.9

A

1000-3886(2016)02-0109-02

李紅萍(1970-),女,甘肅榆中人，教授，主要從事化工儀表及計算機的教學和研究工作。

定稿日期: 2015-07-04