基于單片機AT89S52的網線斷點測試儀設計

摘 要:本文介紹了基于單片機AT89S52設計一款操作簡單，功能強大，通過調試最終斷線檢測正確率達100%，斷點位置判斷誤差≤±1.5cm，性價比較高的網線斷點測試儀。

關鍵詞:單片機AT89S52網線斷點測試儀

中圖分類號:TP313文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(a)-0007-02

單片機誕生于20世紀70年代末，它的應用領域遍及各行各業，大到航天飛機，小至日常生活中的冰箱、彩電。它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多，能靈活的組裝成各種智能控制裝置。AT89S52單片機是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash 存儲器。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。計算機越來越普及，在局域網日常維護工作中，網絡出現故障，需要利用網線測試儀測試網線的連通情況。而網線較常見的是內部斷裂，市場上有相應的網線斷點檢測工具，大多價格昂貴使用復雜。因此，研究網線斷點測試儀及擴大其應用，有著非常現實的意義。為此，筆者試著設計一款操作簡單，使用方便性價比較高的網線斷點測試儀。

1 理論分析

網線斷點測試儀以單片機為核心，實現自動化的功能;采用CA12864K顯示模塊顯示，能夠較為精確快速的檢測出網線斷點位置。首先通過單片機程序控制繼電器的切換，對待測網線輸入信號，接著單片機處理回饋的信號，并迅速判斷網線是否存在斷線，將結果送回液晶顯示，整個過程均通過程序控制，時間僅需2-3秒，同時液晶顯示會給出下一步的提示，只需按照提示操作就可以完成斷點的探測。通過單片機的控制，繼電器輪流切換并向斷線輸入市電信號，市電信號在網線斷點之前存在50Hz的交流電場，而斷點之后的信號已被屏蔽，變得十分微弱。利用斷點檢測模塊可以感應到微弱的50Hz的交流電場的特性，通過LM353放大微弱信號后，控制LED指示燈，以此顯示網線斷點所在。

2 總體設計方案

經分析本網線斷點測試儀主要由變壓器電源、斷線檢測模塊、斷點檢測模塊及液晶顯示模塊共四個模塊組成。系統設計要求:(1)斷線判斷正確率達100%;(2)斷點位置判斷誤差≤±1.5cm。

3 系統硬件設計

3.1 網線斷點測試儀的電源部分原理圖，如圖1

圖1中，J14為接220V/12V的直流穩壓電源，經過硅橋整流器后產生的壓降為12V，即硅橋1端口的電壓為12V。再經過穩壓芯片7805和濾波電容后產生電壓VCC，VCC=+5V。

由于整個系統需要一個穩定的電壓源，才能保證在工作過程中不至于把元器件燒壞或者因電壓不夠而使系統不能正常工作。鑒于此，本設計選用兩塊7805穩壓芯片，一個給單片機供電，另外一個給繼電器供電。通過兩塊三端穩壓管的獨立供電，可以降低電源和繼電器對單片機的干擾。7805穩壓塊共有三個引腳，1為“輸入”、2為“地端”、3為“輸出”。將正極電源線兩端分別連接1腳和3腳，而負極電源線則全部接到2腳上，輸入端1腳接電容可以進一步的濾波，輸出端3腳也接電容可以改善負載的瞬間影響。因此電路的穩定性也比較好。而穩定的電源對單片機的工作影響也是相當大的，所以本例選擇7805這款性能比較好而且適用的穩壓芯片。

3.2 按鍵顯示模塊原理圖

該模塊采用2個輕觸按鍵開關用于功能的切換與選擇，采用CA12864K液晶顯示，該模塊的測試主要是軟件的調試，首先通過單片機程序控制繼電器的切換，對待測網線輸入信號，接著單片機處理回饋的信號，并迅速判斷網線是否存在斷線，將結果送回液晶顯示，整個過程均通過程序控制，時間僅需2-3秒，同時液晶會給出下一部的提示，只需按照提示操作就可以完成斷點的探測。

3.3 斷點檢測模塊原理圖

如圖2所示，系統通過單片機的控制，繼電器輪流切換并向斷線輸入市電信號，在網線斷點之前存在50Hz的交流電場，而斷點之后的信號被屏蔽，十分微弱。利用斷點檢測模塊可以感應到微弱的50Hz的交流電場的特性，通過LM353放大微弱信號后，控制LED指示燈，以此顯示網線斷點所在處。斷點檢測模塊的感應金屬片需為一個框形敷銅板，它將網線包圍起來，可以均勻的感應網線周圍的交變電場，并屏蔽其它信號的干擾。此外，斷點檢測模塊須密封于方形金屬框內，以便屏蔽外界干擾信號，使探測更加準確。模塊中的LM353用于對感應金屬片感應的微弱交流信號進行放大，其放大倍數可通過可調電阻進行適度調節。在調試過程中要適度地把握感應金屬片的長度，控制感應信號的大小，然后通過調節放大倍數，以便獲得合適的探測距離。

3.4 網線切換電路原理圖

如圖3所示，本系統采用八個繼電器分別單獨地控制八根網線，系統使繼電器在自然狀態下相當于接高電平，但當系統要測試第一根網線時，單片機給該網線端口賦予高電平，這時電流經過三極管放大，使繼電器吸合導致網線接到地線，單片機給網線發一個信號，這時候單片機檢測其他7根網線的反饋信號，如果有反饋信號，證明第一根網線沒有斷點。依次類推，其他7根網線的檢測原理都一樣。

3.5 方案設計

采用市電作為信號輸入，網線周圍就感應出50HZ的交流電場，用屏蔽較好的感應接收器對感應信號進行接受處理。由于斷點以后的電場信號相對較弱，感應接收器僅能對斷點之前的電場信號進行感應，而斷點以后信號無法感應，因此可直接測出斷點所在。

4系統調試及檢測結果

網線斷點測試儀的各個模塊設計完畢，根據總體設計方案框圖，制作出整個系統，并將程序燒錄至單片機。接通電源，在正常通電情況下，對電路進行總體調試。按下按鍵可以檢測出網線的斷點，再次按下可以切換繼續檢測，系統可以100%的檢測出存在斷點的網線，并且可以100%測出斷點的位置，其誤差范圍不超過±1.5cm。符合預先的測試要求，證明系統設計成功。

參考文獻

[1]麒文.8051單片機C語言開發環境實務與設計[M].北京:科學出版社，2002.

[2]孫育才，等.ATMEL新型AT89S52系列單片機及其應用[M].北京:清華大學出版社，2005.

[3]吳炳勝，等.80C51單片機原理與應用技術[M].北京:冶金工業出版社，2003.

[4]國華.便攜電子設備電源管理技術[M].西安:西安電子科技大學出版社，2004.