單片機在智能建筑網絡工程驗收中的應用

楊陽+秦建明+呂明+蘇桐

摘 要： 在智能建筑網絡工程驗收中，水平子系統因其網線數量龐大，給配線架端網線來源定位帶來難題。基于單片機設計一種可視化百兆網線定位測試器，創新性地實現了百兆網線的來源定位及通信測試一體化，提高了工作效率；單人可操作性，避免傳統雙人對講式試線的弊端；檢測結果可視化，改善了工作條件。該方法在我院某大樓網絡綜合布線工程驗收中，取得了預期效果，無論是在大型網絡工程還是在小型樓層局域網中，都有借鑒意義。

關鍵詞： 網線定位； 網線測試； STC89C54； 智能建筑； 工程驗收

中圖分類號： TN709?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）20?0098?03

Application of MCU in engineering acceptance of intelligent building network

YANG Yang， QIN Jianming， LV Ming， SU Tong

（Department of Information， Xingcheng Sanatorium of Shenyang Military Area Command， Xingcheng 125105， China）

Abstract： In engineering acceptance of the intelligent building network， the horizontal subsystem brings about a problem of cables positioning on distribution frame due to a large number of network cables. A visualized network cable positioning tester based on MCU was designed， which can realize the integration of network cable source positioning and communication test， improve the working efficiency， and avoid the shortcomings of traditional double?intercom line test because of its single?man operability. The working condition is promoted by the visualization of test results. In the acceptance of network generic cabling engineer of a building in the institute， the expected result was achieved. The application of the visualized network cable positioning tester has a reference significance both in the large network engineering and small local area network.

Keywords： network cable positioning； network cable testing； STC89C54； intelligent building； engineering acceptance

隨著智能建筑的興起，按照國際標準ISO11801樓宇網絡綜合布線系統的要求，以網絡水平子系統最常見的星形拓撲結構為例，每一個網絡接入點都必須通過一根獨立的網線與上級管理子系統的配線架進行匯聚[1]。然而，對配線架上匯聚所得網線簇進行來源定位顯得十分棘手，進而，給工程質量驗收和制作十年以上線纜標識[2]造成困難。本文設計的可視化網線定位測試器解決了上述的問題，并在實際工程中得到驗證。它由兩部分組成：單片機端和房間端。單片機端采用STC89C54通用開發板搭建，節約了開發時間；房間端為按照一定規則制作的10 cm長帶水晶頭網線，數量依據實際要求而定，一般10個即可。

1 網線定位測試器的原理

100Base?TX標準要求使用2對阻抗為100 Ω的5類非屏蔽8芯雙絞線，其中必須使用的內芯為：1號芯（橙白色）、2號芯（橙色）、3號芯（綠白色）、6號芯（綠色）。據此，只需要保證了這4顆內芯處于可靠連通狀態，就可以保證此條網線線路達到了100Base?TX通信標準。本文設計思路在于對網線8顆內芯做A，B兩類處理：A類是1，2，3，6號芯，用于測試線路是否達標；B類是4，5，7，8號芯，用于定位線路來源。需要特別說明的是本文是基于對絕大部分線路質量充分信任的基礎上設計，對線路絕緣層損壞造成線間短路、線間串聯、線材質量差內芯自身短路等極端問題，系統亦將在顯示部分進行異常提示，但無法給出中間線路具體故障原因，此類極端情況下需要針對性使用網絡測試儀[3]并結合現場情況進行斷點、故障點位置判斷。

1.1 測試原理

檢測原理如圖1所示，對A類中的4顆內芯施加低電平0信號，經由房間端反饋4位2進制“0000”信號至中間待測線路，在單片機P3口中檢測反饋信號，如果對應端口都可以收到低電平0信號，說明1，2，3，6號全部可靠連通。

圖1 檢測原理

1.2 定位原理

B類中的4顆內芯用來定位，它可以傳遞4位簡單2進制編碼，如1010。由于4位2進制編碼有15種不同的可辨別狀態，可以用來定位15個不同房間，在我院某大樓的實際應用中，每次最多只需同時測試12個房間，因此采用這種簡單4位2進制編碼可以完全滿足要求。整個過程如圖2所示。

圖2 定位原理

2 硬件設計

2.1 單片機端

單片機端實物圖如圖3所示，用于獲取檢測定位信息，并將取得的信息顯示出來。模塊化精簡設計，使用開發板的STC89C54單片機最小系統，含有STC89C54單片機（含晶振震蕩電路）模塊，8位數碼管顯示模塊和電源模塊，并自制了檢測接口模塊。調用單片機P0和P3口作為輸入輸出端口[4]，取P3口低電平有效作為輸入，連接待測線路；P1口高電平有效作為輸出，連接顯示模塊；8位數碼管顯示模塊采用共陰級顯示方式，平時為不顯示狀態，以節約電能；電源模塊采用5 V，0.7 A直流USB供電，外接普通移動電源輸入；檢測接口模塊為兼容RJ45接口。

8位數碼管顯示規則定義為：高4位用于顯示房間號，如顯示10，則表示現在正在接受檢測的線路來自10號房間端口；低4位用于顯示通信測試結果，結果合格則顯示“PASS”，不合格則顯示“F”，“FF”，“FFF”等（取英文單詞“FAIL”的首字母“F”），由于A類芯一共4顆，分別是1，2，3，6號芯，它們剛好可以和數碼管的低4位一一進行對應，哪顆芯檢測失敗，則在對應的數碼管上顯示“F”，異常提示的代碼為“EEEE”（取英文單詞“Error”的首字母“E”）。

圖3 單片機端實物圖

2.2 房間端

用于插入各個房間的網絡接入端口，在反饋4位2進制“0000”信號[5]的同時，反饋特定的4位2進制定位編碼，供單片機端分析。2進制定位編碼與房間號之間的邏輯表如表1所示。

表1 房間端定位編碼邏輯表

3 程序設計

采用德國Keil Software公司出品的Keil C51軟件的集成開發環境uVision中編寫，它提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案[5]。程序流程如圖4所示。部分程序代碼如下[6]：

#define DataPort P3

sbit LATCH1=P2^2；

sbit LATCH2=P2^3；

void DelayUs2x（unsigned char t）；

void DelayMs（unsigned char t）；

void Display（unsigned char First，unsigned char N）；//顯示函數

{

static unsigned char i=0；

DataPort=0；

LATCH1=1；

LATCH1=0；

DataPort=WeiMa[i+First]；

LATCH2=1；

LATCH2=0；

DataPort=TempData[i]；

LATCH1=1；

LATCH1=0；

i++；

if（i==N）

i=0； }

圖4 程序流程圖

4 結 論

本文提供了一種基于STC89C54單片機的可視化網線定位測試器的設計方法，并依照該設計方法在通用單片機開發板中完成開發，在施工現場復雜環境中完成實際應用，相比傳統方法，具有以下明顯優勢：實現了網線的定位和通信測試同時進行，一體化提高了工作效率；采用人性化數字顯示，相比傳統方式顯示結果更直接；可以單人操作獨立完成整個定位測試過程，相比傳統方式需要至少2人進行對講溝通，反復試線，節約了人力成本；單片機采用C語音精簡編程，待測網線單根檢測時間不超過1 s，相比傳統測線器方式，每次測試將節約用時5 s左右，在龐大工程驗收中，累計可節約大量時間成本；通用化平臺設計，可移植性強。

參考文獻

[1] 王公儒.綜合布線工程實用技術[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[2] 崔浩林.智能化建筑弱電綜合布線工程的施工方法及問題分析[J].華東科技，2015（1）：90?91.

[3] 佚名.網絡測試儀[EB/OL].[2015?01?07].http：//baike.baidu.com/view/2150536.htm.

[4] 張義和.例說8051[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[5] 王深.基于AT89S52單片機的數字網線測試儀設計[J].福建電腦，2012，28（6）：89?90.

[6] 佚名.Keil[EB/OL].[2015?03?07].http：//www.eechina.com/keyword/Keil.

[7] 宋戈.51單片機應用開發范例大全[M].北京：人民郵電出版社，2010.