基于单片机的多芯线缆测试装置

基于单片机的多芯线缆测试装置

邴建辉

中车兰州机车有限公司 甘肃 兰州 730070

摘要：

本文提出了一种基于单片机的多芯线缆测试装置。该装置通过产生一定的电压和电流，并使用检测电路来测量电缆与连接器的连接，实现了对电缆的线芯顺序的测试。通过使用该装置，可以确保电缆的质量和性能，保证了接线正确。

关键词：单片机；多芯线缆；测试装置

0 引言

多芯电缆是电气和电子领域中广泛使用的一种重要元件。它由多根导体组成，并包裹在绝缘材料中，两端装有连接器，用于连接电子设备之间的信号和电能。因此，电缆的性能对电子设备的稳定可靠工作起着至关重要的作用。

为了确保电缆的质量和性能，通常需要对电缆进行测试。传统的测试方法包括人工检查和使用专用测试仪器[1]。然而，这些方法存在一些缺点，例如人工检查的结果受到操作人员的主观面和经验水平的影响，而专用测试仪器的成本通常较高，通用性不强。因此，有必要探索一种更加高效、精确、经济的电缆测试方法。

本文提出了一种基于单片机的多芯线缆测试装置，它可以用于测量电缆与连接器之间的连接状态，并具有较高的测试精度和效率。该装置由单片机、检测电路、触摸屏和操作按钮等部件组成。下面，我们将对该装置的设计和实现进行详细介绍。

1设计

将待测多芯线缆两端的连接器插入测试装置，通过测试装置内部检测电路，单片机能够自动判断线缆开路、短路及连接顺序，检测装置结构图见图1。

图1 检测装置结构图

1.1 单片机

单片机是装置的核心部件，负责控制整个测试过程。我们选择了基于8051 内核的STC15单片机，它具有高性能、低功耗和易于开发的特点。内部集成高精度时钟，可省掉外部晶振和外部复位电路，内置4k大容量SRAM，具有高速异步串行通信端口[2]。

由于需要测试的线芯较多，需采用多IO口 的单片机，通过对比，STC15W4K58S4选用LQFP64S封装时最多可使用有62个IO端口，能够满足多芯线缆的测试要求，IO端口分为两组，1组用于发射电路、1组用于接收电路，可实现31芯线缆的检测，线缆大于31芯时，可使用多个单片机级联进行检测。

1.2 检测电路

检测电路包括电压发射电路和接收电路，如图2所示。

发射电路用于在电缆上产生测试电压或电流。单片机IO 端口使用光耦隔离，通过光耦电路对待测电缆一端的连接器产生检测电压，依次对线芯进行检测，当导线与另一端连接器相应线芯线构成回路时，便可检测出两段连接器的对应关系。

接收电路用于测量电缆在测试电压或电流作用下的反应。我们使用光耦及降压电阻组成了电压感应传感器，它们可以快速准确地测量电缆是否通过了电压。

图2  检测电路

1.3触摸屏

触摸屏用于调整检测参数和显示测试结果。宜选用用一款高分辨率、低功耗的触摸液晶显示屏，它能够清晰显示测试结果。本项目选用MCGS触摸屏，采用了RS232串行通讯，通过电平转换信号可方便与单片机进行通讯[3]。优点功耗低、易于开发、并具有良好的视觉效果。

1.4 操作按钮

操作按钮用于控制装置的各项功能，需便于操作、耐用。按钮包括电源、启动测试、停止测试，它们可以实现检测装置的控制功能。

2实现

2.1 测试程序

根据设计，我们编写了测试程序，用于控制单片机和触摸屏的工作。测试程序分为三个部分：

初始化部分：设置单片机的工作模式、初始化触摸屏等。

测试部分：根据用户设定的测试模式和参数，通过单片机IO口产生测试电压，通过检测电路测量电缆与连接器的接线顺序，是否存在开路和短路。

数据处理部分：对测试结果进行处理，通过对比预置顶线缆真值表进行对比，能够判断线缆与连接器的联接顺序是否正确，并将结果显示在显示屏上。

2.2 原型机

根据测试程序，我们制作了装置的原型机，并进行了实际测试。经过测试，装置能够准确测量多芯电缆与连接器的顺序是否正确，具有较高的测试精度和效率，能够在1分钟内实现线缆检测。

3结论

本文提出了一种基于单片机的多芯线缆测试装置，并给出了其设计和实现方法。通过实际测试，该装置能够快速准确地测量电缆与连接器的接线顺序，判断接线是否正确，为电缆制造商提供可靠的测试手段，保证了线路接线正确。未来，我们计划进一步优化装置的设计和实现，提高测试精度和效率。

参考文献：

[1]罗晓春，洪贝，孙继银.基于单片机开发的多芯线缆测试仪[J].控制工程,2007(S2):88-90.

[2]徐爱钧，徐阳.STC15 单片机原理与应用[M].北京：高等教育出版社，2016.

[3]王晓光，郑萍，马巧娟，王玉飞，张建刚.基于MCGS的51系列单片机通用驱动程序设计[J].仪表技术与传感器,2010(05):37-40.