系统工程实验报告.doc

系统工程专业课实验 1 - 电缆通断检测系统设计 班级： 班级： 学号： 2009302026 学号： 2009302013 姓名： 王勋 姓名： 葛俊 2013年1月 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一、实验背景 2 1、应用需求 2 2、解决方案 2 二、实验目的 2 三、系统基本功能要求 2 四、课程要求 3 五、硬件电路设计 3 1、系统总体设计 3 2、系统原理框图 4 3、电路模块设计分析 4 六、软件设计 6 1、软件功能分析 7 2、程序流程设计 7 七、实验调试与结果 8 八、实验总结与收获 8 九、附录 9 实验背景 应用需求 对于电缆生产厂家及电缆安装人员，常常需要检测电缆芯线是否存在断路故障。因而，在线及时检测断线故障，保证通信网络的畅通，已成为日益关注的问题。考虑到通信电缆的隐蔽性，用简单的工具难以判定断点，需采用一定的测试方法和手段来测取断点位置，从而进行检修排除故障。本次认识实习采用一种用单片机控制的测取电缆工作情况的方法，给出硬件结构与软件程序框图，并附上完整的单片机软件程序。指导老师为我们介绍的本方法具有电路简明易懂、检测速度快、操作简便等优点。 解决方案 现在电缆通断的快速检测系统已有基于不同技术下的多种不同种类，如基于单片控制、基于发送单脉冲波束或是结合单片机技术和其他如CPLD实现对多芯电缆的通断检测。它们各有用途，各有优点，如基于脉冲波束的检测方法就可以大致判断出电缆故障距离测量点的距离等参数。 实验目的 培养系统设计能力； 培养自学习能力； 培养团结协作能力； 系统基本功能要求 完成外部电缆连线的通断检测； 电缆检测路数24路； 通过RS232将结果回送计算机显示结果 ； 系统具有开始、停止等控制按键。 课程要求 元器件： 单片机：89C52； RS232驱动器为ADM202； 输出电缆驱动器2803； 输出锁存器74HC377； 单片机读数据驱动器74HC245； 地址译码器74F138。 要求提供设计方案、原理图、PCB图、实物和实验报告。 硬件电路设计 系统总体设计 本次认识实习的基本思路是以硬件电路为基础，通过单片机实现所需的全部控制功能，完成对所给24路电缆的同时通断检测，并在对结果分析之后最终力求以最简明易懂的方式呈现出该电缆是否处于正常工作状态。 由于本次课程设计所设计电路中的关键器件已由老师限定给出，因此我们上网查找了其中部分不熟悉器件的技术参数，进行自主学习，具体参数及说明见附录5.3。经过一周的初步了解和学习之后，我们对该系统的设计思路有了一些自己的想法，并用仿真软件Altium Designer进行了原理图和PCB板的初步绘制。 系统原理框图 根据系统的功能需求和实验室条件，我们对该电缆通断检测系统的大致框架结构进行了设计，主要的系统设计框图如下： 电路模块设计分析 完成对系统的各个模块原理设计后，我们根据具体的设计要求进行各个电路模块的设计，包括串口通讯电路、锁存电路、驱动电路等，具体设计如下： 由于需要检测24路电缆，必须将P0口加以扩展，使用三个74HC377芯片，将8个输出口扩展为24个输出，利用使能端及写信号WR分时选通，由于P0口为漏极开路，故需接上拉电阻。 单片机输出信号不能直接接入电缆，而要通过输出电缆驱动器2803进行电平转换，接入电缆。 考虑到芯片的数目较多，为了节约单片机的IO口，使用了138译码器对芯片的使能端进行控制。 单片机的P0口做分时复用，电缆输出信号通过三个74HC245接P0口，同样利用使能端及读信号RD分时选通接收信号，并能够与输出信号分开。 INT0与INT1用作接控制键盘，用于控制系统的开始、停止和单片机的工作状态。 通过AMD202驱动器将结果接入RS232接口，通过单片机与计算机相连的串口及虚拟软件窗口操作精灵对串口信号进行识别和显示，并最终以直观的方法显示电缆检测结果。 具体的设计原理图如下： 对于PCB板的设计，充分考虑了信号线比较多，单片机与锁存芯片及接口等的布局进行了合理的优化，设计的效果如下图： 软件设计 软件功能分析 考虑到芯片的电平反转作用，电缆输出信号为0，输入信号为1，则该路电缆正常；如果仅一根电缆输入信号为1，其它电缆都输入信号为0，则在接收端电缆输出出现0，则该路电缆必然与其他某条电缆短路。 鉴于24路电缆间故障情形比较复杂，我们这里仅仅在检测后输出到PC端的显示软件中显示所有短路的电缆而不考虑具体的短接情况。 在完成主要功能后，对系统的辅助功能进行程序设计，包括按键控制、软