基于通信电缆电气性能测试的设计

许思成 1 刘其良 2

辽宁邮电规划设计院有限公司 110011

摘 要

随着电气化进程的加快，现在各行各业都开始向信息化迈进，信息化的发展过程中尤为重要的一点就是信息的传输，信息的安全传输变得越来越重要。传输的媒介电缆的电气性能好坏是必须要考虑的，现在对电缆的导通状况和其他性能的检测已经受到了信息传输领域测试项目中必须进行的项目。现在国内电缆测试方面的设备还比较单一，性能效率还有待提高，在测试过程中需要一定的资源配合，容易受到干扰等问题，随意急需对通信电缆电气性能测试进行研究设计。

本文针对当前电缆测试中存在的问题为研究对象，设计了基于单片机的电缆电气性能测试系统，通信电缆的电气性能测试项目有:直流电阻、工作电容、对地电容不平衡、线对电容不平衡、衰减、阻抗、相角、近端串音、远端串音回波损耗等参数。电缆大规模的应用，势必会对电缆的运行和维护带来前所未有的挑战，设计的电缆电气性能测试系统能够对通信电缆定期测试与维护，为提供一定的是保障基础。通过实验采集数据进行了分析与验证，设计的系统可以对通信电缆电气性能的好坏做出正确的测试，为电力安全生产、通信传输可靠性、保障信息传送的快速性和准确性提供的一定的保障。

关键词：信息化；电缆测试；单片机；电气性能

1. 绪论

随着科学技术的发展，互联网技术的兴起，信息技术在各行各业的应用也越来越重要。特别是在民用、工业生产制造、能量传输、电力行业邻域中吴出不在，建筑及工厂内部的供电以及通信线路，现阶段采用最多的还是电缆的形式。无线传输技术还未能够由成熟的发展前，电缆必将持续会大规模的应用，就需要对电缆的应用前做一些电气性能测试，投入应用的电缆也需要定期的做检测和维护，这势必对电缆的测试和运行维护提出更高的要求.

第二章 电缆电气性能测试原理分析

电缆测试的一般性指标包括：导通电阻(一般情况为 0到几十欧姆)；电缆之间的绝缘电阻(对其不同定义的导体之间或是导体和其外壳之间的绝缘电阻提出一个最低要求，一般不得小于 200MΩ)；电缆之间的电容、电缆的电感；电缆之间的抗电电压(不同电缆各自独有的正常范围)。所以为了提高电缆保障水平，电缆测试仪的研究也是非常有必要的了。所以说电缆故障诊断技术具有广阔的发展前景，而且市场潜力是巨大的。目前的传输电缆故障的诊断多是通过多种测试设备的相互配合来完成故障定位的任务的。对于导通电阻测试一般选择电压比较的方法(一根电缆两端的电阻和整体加上参考电压的参考电阻进行比较)来测试；对于绝缘电阻的测试一般选择桥式电阻加直流高压的方法；电容、电感的测试则利用 LC 振荡电路测频率的方法，若是大的电容则利用电容充电放电的时间来测量。因此各项电气性能测试都有测试的技术方法，在理论上的完全可以实现的。

第三章 通信电缆电气性能测试硬件设计

3.1 总体硬件结构

在该系统中主要由单片机控制部分，液晶显示部分，接收信号部分以及电源供电部分等几个模块组成。其中接收信号部分主要负责接收卫星信号，然后将接收到的数据传输到单片机，那么单片机就负责处理接收到的数据，主要是对数据进行筛选和转换，单片机同时要控制液晶屏将处理后的信息进行显示。按键部分主要就是通过单片机来控制液晶屏的显示。整个系统的电源都由供电部分来提供。

3.2 单片机控制部分

一个设计主控芯片不是说一定要选择好的芯片，而是要选择最合适的主控芯片。如果选择的芯片太差会影响系统的正常工作，如果选择的太好又会造成浪费，本设计中主控芯片主要有如下几种选择方案。

方案一：该方案中使用最简单的51单片机，51单片机是大学中接触最多的单片机，也是使用最多的单片机，同时这种单片机的各种资料也比较齐全。考虑到本设计中主要要使用单片机的串行口与GPS模块通信，然后控制液晶屏进行显示，这对单片机的要求并不是特别高，51单片机完全可以满足要求。所以本设计选择方案一。

方案二：该方案可以选择用PIC单片机，PIC单片机采用精简指令集，使用哈佛双总线结构，具有指令集简洁，简单易学，速度快功能强，功耗低等一系列优点。但是考虑到本设计51可以满足要求，而且个人之前并未深入了解该单片机，所以并未采用该方案。

3.3 通信接口电路设计

（1）RS232通信接口

由于单片机是互联型的器件，接口都可以被配置成RS232通信或者RS485通信。根据实际情况的不同，部分外设被配置成为RS232通信。电平转换芯片采用的是SP3232，配合一些外部器件使得通信信号更加稳定。

（2）RS485通信接口

RS485通信具有较多的优点，如抗干扰的能力强，外部电路简单等。因此在系统可能收到干扰最强烈的智能电表部分，采用的是RS485通信模式。另外，RS485由于采用了抗干扰能力很强的差分信号通信，配合双绞线，可以进行远距离的稳定数据传输，所以与上位机的通信也采用了RS485通信。

第四章 通信电缆电气性能测试软件设计与调试分析

4.1 测试系统程序设计流程图

本设计程序主要由单片机控制程序，LCD12864液晶屏的驱动程序，51单片机串行通信程序，数据筛选程序以及主程序组成。各部分负责完成不同的任务，其程序流程图如图4.1所示。

图4.1程序流程图

4.2 系统主程序

测量的开始程序是从主程序开始并在主程序中结束。主程序主要是调用其他程序，使用其它程序提供的服务。在本设计中主程序主要是使用数据筛选程序筛选出来测量的数据，调用显示子程序来完成数据的显示。是整个设计中最重要的部分。

void main(void)

{ signed char hour;

unsigned int sd;

unsigned char i;

init_devices(); //各模块初始化

delay(500);

while(1)

{

if(buf_full==0) //没有接收到数据

{

dsp_count++; //刷新次数加1

if(dsp_count>=65000) //刷新次数大于一定值

{

lcd_init(); //液晶屏初始化

i=0;

4.3 测试程序设计

在主控模块流程图中简介了控制程序的核心思路，其中进入测试功能的程序设计思路是有测试电路开始，通过测试程序的设计可以更好的展示设计的电缆电气性能测试执行过程中的每个步骤。测试程序为主控模块设计流程图中的进入循环等待程序，其中间过程如下图4.3所示。

图4.3电气性能测试程序流程图

第五章 结束语

在本次毕业设计的过程中也发现了设计的控制系统有很大提升的地方：

（1）可以研究更加精确的电路性能参数的测量模型，设计精度更加搞的测试电路。

（2）可以增加App管理系统。随着智能手机和其他移动智能终端的兴起和发展，可以提供一个对应的App监控系统，方便人们对电缆性能的实时了解和查询。

参考文献

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[2] 林淑娜, 林茂青, 林若波. 全屏蔽半绝缘铜管母线的系统设计与性能测试[J]. 电力学报, 2017(04):50-54.

[3] 郝晓红, 王勇, 张建芳,等. 基于PHM的STM32F4平衡力式继电器性能检测系统的设计与实现[J]. 仪表技术与传感器, 2018(6).