多芯電纜纜芯校線器設(shè)計(jì)

方輝 秦基福 姚德振

摘 要：本文基于電力技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，依據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，詳細(xì)介紹并設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)STC 89C52小系統(tǒng)發(fā)送與檢驗(yàn)信號(hào)確定多芯電纜纜芯的校線器；詳細(xì)介紹了校線器工作原理。本設(shè)計(jì)滿足校線器基本功能。

關(guān)鍵詞：多線校線器；單片機(jī)；基準(zhǔn)端；校準(zhǔn)端；數(shù)碼顯示

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)電力設(shè)備的依賴越來(lái)越密切；智能設(shè)備投入工業(yè)生產(chǎn)提高了生產(chǎn)效率，加快了經(jīng)濟(jì)發(fā)展速率，但是，智能設(shè)備的控制系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜與精密，控制電纜也從一芯漸漸向多芯轉(zhuǎn)變；就目前使用電纜而言，雖然很多的多芯電纜電纜芯上多有數(shù)字標(biāo)號(hào)或者顏色標(biāo)識(shí)，但是使用過(guò)程中標(biāo)號(hào)很容易抹掉或者顏色難以辨別，而且一般電纜的外表皮很堅(jiān)硬，不容易剝開(kāi)，這樣就很難將電纜兩端的電纜芯一一對(duì)應(yīng)起來(lái)。鑒于以上情況，本文提出以下多芯電纜校線器設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其原理做詳細(xì)介紹。

一、基本方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)分為兩個(gè)不同的設(shè)計(jì)部分，第一部分基準(zhǔn)端設(shè)計(jì)，主要硬件設(shè)備包括：STC 89C52單片機(jī)芯片一片，數(shù)碼管四個(gè)，基本通斷小開(kāi)關(guān)5個(gè)，12M晶振1個(gè)，電容33P兩個(gè)、8腳排針16只（導(dǎo)線是排線時(shí)使用），外部引5V直流電源，PCB電路板一塊，電烙鐵，導(dǎo)線，排線若干等?；驹O(shè)計(jì)原理圖如下圖1：

第二部分校驗(yàn)端設(shè)計(jì)，主要硬件設(shè)備包括：STC 89C52單片機(jī)芯片一片，數(shù)碼管四個(gè)，基本通斷小開(kāi)關(guān)5個(gè)，12M晶振1個(gè)，電容33P兩個(gè)、8腳排針16只（導(dǎo)線是排線時(shí)使用），外部引5V直流電源，PCB電路板一塊，電烙鐵，導(dǎo)線，排線若干等?；驹O(shè)計(jì)原理圖如下圖2：

對(duì)于基準(zhǔn)端設(shè)計(jì)，單片機(jī)P1口前五個(gè)I/0端口，分別設(shè)計(jì)為系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，1芯線纜校線選擇開(kāi)關(guān)、2芯線纜校線選擇開(kāi)關(guān)、3芯線纜校線選擇開(kāi)關(guān)、4芯線纜校線選擇開(kāi)關(guān)；單片機(jī)P3口前四個(gè)端口P3～0-P3～3分別作為HC573SJ八位數(shù)據(jù)透明鎖存器的片選信號(hào)控制端口，單片機(jī)P2口八位作為數(shù)碼管的顯示信號(hào)命令端口接在四個(gè)HC573SJ透明鎖存器的八個(gè)輸入端口，四個(gè)HC573SJ透明鎖存器的輸出端口分別接四個(gè)七段數(shù)碼管，每一個(gè)數(shù)碼管對(duì)應(yīng)P0端口的前四個(gè)端口中的一個(gè)，作為從該端口引出的校驗(yàn)線芯的基準(zhǔn)值。

單片機(jī)工作時(shí)，根據(jù)線芯選擇開(kāi)關(guān)的不同。單片機(jī)為P0口發(fā)送連續(xù)不同的命令。發(fā)送的命令由編寫程序確定，數(shù)碼管顯示可根據(jù)HC573SJ透明鎖存器的片選信號(hào)的高低電位來(lái)改變數(shù)值，當(dāng)片選信號(hào)為高電平時(shí)，單片機(jī)發(fā)送的命令可無(wú)阻礙傳給數(shù)碼管，當(dāng)片選信號(hào)為低電平時(shí)，透明鎖存器保持原來(lái)值不變，即數(shù)碼管保持原值不變，這樣單片機(jī)相同的端口可通過(guò)控制片選信號(hào)控制不同數(shù)碼管的顯示。本設(shè)計(jì)發(fā)送命令及校驗(yàn)線接法如下表1所示：

對(duì)于校準(zhǔn)端設(shè)計(jì)，單片機(jī)P1口前五個(gè)I/0端口，分別接系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，1芯線纜校線選擇開(kāi)關(guān)、2芯線纜校線選擇開(kāi)關(guān)、3芯線纜校線選擇開(kāi)關(guān)、4芯線纜校線選擇開(kāi)關(guān)；單片機(jī)P0口前四個(gè)端口P0.0-P0.3分別作為HC573SJ八位數(shù)據(jù)透明鎖存器的片選信號(hào)控制端口，單片機(jī)P2端口八位作為數(shù)碼管的顯示信號(hào)命令端口接在四個(gè)HC573SJ透明鎖存器的八個(gè)輸入端口，四個(gè)HC573SJ透明鎖存器的輸出端口分別接四個(gè)七段數(shù)碼管，每一個(gè)數(shù)碼管依次對(duì)應(yīng)P3端口的前四個(gè)端口中的一個(gè)，作為從該端口引出的校驗(yàn)線芯的基準(zhǔn)值。

單片機(jī)工作時(shí)，根據(jù)線芯選擇開(kāi)關(guān)的不同。單片機(jī)接收P3輸入的信號(hào)，再由單片機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，為每個(gè)校驗(yàn)端口對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管賦值，通過(guò)數(shù)碼顯示的值，可以確定線芯。本設(shè)計(jì)接收的信號(hào)（校驗(yàn)碼除外）、數(shù)碼管顯示及校驗(yàn)線接法如下表2所示：

由以上表二可以看出，校準(zhǔn)端數(shù)碼管顯示因接線的位置不同會(huì)有不同的顯示，根據(jù)數(shù)學(xué)里的排列組合，當(dāng)四線檢測(cè)時(shí)，數(shù)碼管顯示會(huì)有A44♂=4*3*2*1=24種顯示方式，因此對(duì)于4線檢測(cè)，表二只是顯示的一部分，編寫控制程序時(shí)因全部考慮。基準(zhǔn)端發(fā)送命令時(shí)，首先發(fā)送校驗(yàn)碼，在這設(shè)計(jì)校驗(yàn)碼如下：一線制時(shí)，校驗(yàn)碼為P3=0X01，也就是一直發(fā)送高電平，只做檢驗(yàn)電纜芯是否折斷；二線制時(shí)，發(fā)送校驗(yàn)碼P3=0X03，校驗(yàn)端校驗(yàn)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到P0=0X03時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)線芯檢測(cè)處理；三線制時(shí)，發(fā)送校驗(yàn)碼P3=0X07，校驗(yàn)端校驗(yàn)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到P0=0X07時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)線芯檢測(cè)處理；四線制時(shí)，發(fā)送校驗(yàn)碼P3=0X0F，校驗(yàn)端校驗(yàn)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到P0=0X0F時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)線芯檢測(cè)處理。檢測(cè)的結(jié)果分析時(shí)，只需要看電纜兩端數(shù)碼管顯示一致，就是同一根電纜芯。

二、設(shè)計(jì)方案需要注意的問(wèn)題

（1）利用檢測(cè)裝置校線時(shí)必須按照設(shè)計(jì)時(shí)默認(rèn)的接線方式接基準(zhǔn)端與校準(zhǔn)端的線。

（2）單片機(jī)芯片型號(hào)及晶振選擇時(shí)，基準(zhǔn)端與校準(zhǔn)端保持一致。

（3）如果校準(zhǔn)端數(shù)碼管不顯示，將待測(cè)電纜芯分成幾份，利用基數(shù)少的測(cè)試檔檢驗(yàn)是否有斷開(kāi)的纜芯。

（4）本設(shè)計(jì)核心是程序，寫程序必須考慮所有可能發(fā)生的因素，必須保證程序的正確性。

三、結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)基于STC 89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)多芯電纜校驗(yàn)器，是一種小型、簡(jiǎn)單、高效、方便的測(cè)試儀，能夠大量運(yùn)用于電力工程設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：方輝（1990-），男，漢族，河南南陽(yáng)人，本科，助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)。