相關5環(huán)節(jié)2011專業(yè)實踐實習

獨創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）本人所呈交的是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝中所羅列的內容以外，中不教育機構的或而使用過的材料。與我一同工作的對本做的任何貢獻均已在中作了明確的說明并表示了謝意。 使用的說作者完全了解郵電大學有關保留和使用的規(guī)定，即： 學?？梢怨嫉? ，可以允許采用影印、縮印或其它注釋：本屬于在年后適用本書。非論文注釋：本不屬于范圍，適用本書。 導師簽名 日期隨著智慧城市的推進，F(xiàn)TTx光纖接入技術的發(fā)展，光纜機械性能檢測能的影響進行了測試。接著，本文介紹了光纖和光纜的基本知識，包括光纖和光部分。在硬件方面，主要采用C8051F340單片機作為控制器，并設計了相數(shù)據(jù)并進行指令的執(zhí)行。文章還了系統(tǒng)功能上的改進和創(chuàng)新之處。最后本文對系統(tǒng)的開發(fā)過程進行了總結，并了系統(tǒng)進一步研究的方向。：光纜沖擊試驗 單片機控制硬 軟件設OFOPTICALCABLEIMPACTTESTMACHINEBASEDONMCUWiththeprocessoftheprojectof“WisdomCity”andthedevelopmentoftheFTTxfiberaccesstechnology,opticalcablemechanicalpropertiestestistakingmoreandmoreimportantceinbroadbandnetworktransmission.ThecurrentopticalcableimpacttestmachineismostlycontrolledbyPLC.Thiscontrollingmethodisrevealedsomedisadvantagesintheproductionpractice.Inordertoimprovetheseweaknesses,thispaperintroducesonemethodofdesigningthecontrollingsystemofopticalcableimpacttestmachinebasedonMCU.Firstly,thepaperintroducesthebackgroundandthemeaningofthisresearch,alsointroducestheimportanceoftheopticalcablemechanicalpropertiestest.Then,thepaperintroducesthebasicknowledgeoftheopticalfiberandcable,includingthestructureandrelatedparametersofopticalfiberandcable.Here,thewholeseriesofopticalcablemechanicalpropertiestestmachineisintroducedandeachtestmachineisalsobrieflydescribed.Next,thewriterintroducesthecompositionandtheworkingprincipleoftheopticalcableimpacttestmachine,andputsforwardtheupgradeschemeofthecontrollingsystembasedonMCU.Theimplementationincludeshardwareandsoftware.Inhardware,C8051F340isusedasthecorecontrollerandthesurroundingauxiliarycircuitisdesigned.Insoftware,itisdesignedfromtwoaspects:lowerPCandupperPC.AndthelowerPCincludestouchingscreenandMCUcontrolling.TheupperandlowerPCareusingcomputerandtouchscreentosetparametersandsendinstructions.TheMCUcircuitreceivesdatafromupper/lowerPCandexecutesinstructions.ThepaperalsopointsouttheimprovementandinnovativepointsoftheFinally,thesystemdevelopmentprocessissummarizedandthedirectionoffurtherresearchisraised.Wehopethatthestudywillprovidecertainreferenceforopticalcablemechanicalpropertiestest,andcontributetothedevelopmentofoptical:opticalcable;impacttestmachine;MCUcontrol;hardware;第一章緒 課題背景及意 國內外研究現(xiàn) 主要內容及研究成 的結 第二章光纜機械性能檢 光纖通信簡 光纖的基礎知 光纜簡 光纜機械性能檢 第三章光纜沖擊試驗機的系統(tǒng)設 光纜沖擊試驗機的工作原 沖擊試驗機的三種控制方 光纜沖擊試驗機基于單片機的設計方 第四章硬件設 C8051F340簡 電路設 硬件環(huán)境的搭 第五章軟件實 上位機軟件控 VB開發(fā)環(huán) 上位機軟件開 上位機的串口通 下位機軟件實 觸摸屏控制軟件實 觸摸屏界面的設 觸摸屏操作指令的實 單片機軟件控 編程環(huán)境與編程語 單片機控制的軟件結構設 單片機C語言開發(fā)實 項目的創(chuàng)新 第六章結束 參考文 致 攻 期間的學 第一章21世紀是人類進入信息社會的新時代，以信息開發(fā)和應用程度為標志的信目前，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，智慧城市建設也在紛紛推進，F(xiàn)TTx技在制造、、施工和使用過程中都會受到各種外機械力的作用[2]。當光纜受到80年代初，我國開始進行光纖光纜的研究和生產(chǎn)，但是，在光纜的許多問題需要解決。此時，郵電大學的林中教授組織建立郵電大學華飛IIX型機，還是在運動參數(shù)和檢測精度上都符合要求，同時也符合IEC和ITU-T的應用，而且遠跨大洋，到、英國等國家。一些國際上知名的光纖光纜公司如英國BICC、諾基亞、西門子、AT&T、、朗訊、3M公司、昭和株式90年代，華龍測試儀器廠也開始了該產(chǎn)品的研制，目前也形成了系列光纜沖擊試驗機都是采用STD工業(yè)總線方式控制的，這種控制方式在性STD控制方式的缺點，本課題采用單片機控制方究的過程做了總結，并了下一步的研究方向。采用光纖作為傳輸介質具有很低的傳輸損耗，目前損耗可達到低于好，可多根成纜，有利于敷設和；3G3G屬于無線通信，但是其等基礎網(wǎng)絡設施的鋪設卻是有線的。因為3G網(wǎng)絡需要提供給用戶更是有區(qū)別的，主要表現(xiàn)在光纖是由纖芯、包層和涂敷層三部分組成的。[10]纖芯纖的柔韌性[11]。光纖的結構如圖2.1所示2.1塑光纖等。目前使用的光纖大多數(shù)是石英光纖[12]。根據(jù)光纖傳輸模式不同，光特性的。主要表現(xiàn)在溫度變化引起的附加衰減、浸水附加衰減、溫度-濕度此參數(shù)值越大，裂紋生長得越慢，光纖的就越長[15]。應力腐蝕參數(shù)是一個等因素規(guī)定一個或應變值，全長光纖都要在這個應力值下經(jīng)受一個規(guī)25年的工作光纖是一種弱導介質波導，這種尺寸輸較小的介質波導在外力的作用下波應該趨近于零。要使光纜中的光纖不受力或少受力的基本方法有兩大類：①緊原理；②松套，將光纖先套包在較硬的二次被復管內并留一定的余長，讓光纖光 的長短是影響光 的最根本的因素[16]。而影響光 的中的水和水蒸汽侵蝕；③光纜在敷設過程中由于不合理的敷設方法受到長期殘選擇結構和工藝。光纜線路的經(jīng)濟性要反映在施工的方便及可靠方面。光纖光纜的制造工藝過程中的的張力和余長的精確測量與控制必須十分精2-1所示。2.2(b)V型、U型或其他合理形狀的槽形成骨架，并將結構如圖2-2所示。2-2線路的質量，進而影響了光通信的發(fā)展。20世紀80年代后期，郵電大學的華飛與郵電5所合作開展了光纜的機械性能測試技術和測試設備的研究性能指標如表2-1所示：2-1室內光纜機械性能指標1允許拉力(最小值———設備互連(≤4芯≤12＞12≤12＞12力解除后殘余附加衰減幅值不大于0.01dB；2允許壓扁力(最小值———設備互連(≤4芯≤12＞12≤12＞1234)5678輸入指令，控制相應的試驗機自動進行光纜的機械性能試驗。19]該系列產(chǎn)品是工有司國IC公司、電信公司等進入國際市場20。2-3光纜沖擊試驗機的原理圖如圖3-1所示。3-1光纜沖擊試驗機的原理圖如圖中所示，1為底座，2為夾具，3為重錘，4為鏈輪，56為控制箱，7為鏈條，82STD器檢測。當沖擊次數(shù)滿足設定值時，STD控制機將控制沖擊電機停止轉動，完光纜沖擊試驗機的主要技術指標有以下幾個方面：沖擊頻率為高為400~1000mm，其調節(jié)精度為±0.5mm。對于沖擊試驗機的控制方式有三種，STD工業(yè)總線方式、PLC控制方式和STD工業(yè)總線的控制方式，目PLC控制的方式。下面就三種控制方式進總線上運行。因此可以根據(jù)需要組成不同規(guī)模的微機系統(tǒng)。STD總線采用56線雙列插座，插件尺寸為165.1mm×114.3mm，是8/16位微處理器總線標準。由上述可見，STD工業(yè)總線是一種頗為大眾化的世界標準，符合該工業(yè)標STD總線最大的優(yōu)點。但正是這些優(yōu)點，也會一些缺陷：(1)性弱。由于STD控制系統(tǒng)是由各個模塊的電路板插在公共的母版結構上的，因此，各電路板是放在各種試驗環(huán)境中的，由于試驗環(huán)境的不確定性，會導致電路板露在塵埃、電磁波、水汽和噪音等各種影響因下，STD控制系統(tǒng)采用的是插拔式的組合方式，使得系統(tǒng)不PLC是ProgrbleLogicController的縮寫，是可編程邏輯控制器的簡稱。PIDDDCDCS等，能適應各種惡劣的運行環(huán)境，能力強，可靠性強，遠高于其他各但是PLC控制系統(tǒng)也存在一些缺點，例如數(shù)據(jù)處理和計算能力不夠強等。 puter)，國際上統(tǒng)稱為微控制器(MicroControllerUnit，MCU)。它作在同一塊集成上，構成一個完整的微型計算機。歷了以In公司的MCS-48為代表的初級單片級階段，再到以MCS-51為代表STD總線一3.2有標準8051的程序和數(shù)據(jù)地址配置，其片內器包括256字節(jié)點FIFORAM，共有8個端點；根據(jù)自己的特定應用選擇通用端口I/O和所需數(shù)字資源的組合；陣列(PCA)，PCA包括5個可編程的捕捉/比較模塊和一個的16位位、VDD監(jiān)視器和時鐘丟測器。由于采用了流水線結構的微控制器內核，使指令的處理速度大大提高[24]。8051結構中，基本上所有的指令(MULDIV除外)的執(zhí)行速度都要123458473121C5081F34048TQFP封裝，在使用片內電壓調整器時，支持的電壓范圍為3.6~5.25V，適宜工作溫度范圍是－40°C＋85°C。正是由于上節(jié)所述的特點，本系統(tǒng)采用C8051F340作為處理器。硬件4-1如圖4.1中所示，Header15X2是30孔的底座，C8051F340的處理模塊現(xiàn)MCU的控制。這樣的處理方式使電路更加靈活，便于電路板系統(tǒng)的。C8051F340處理模塊以及其與底座的連接情況如圖4-2所示。圖4-2C8051F340處理模后在掉電的情況也不會丟失。25LC64064KSPI串行端口設備，因此，它與單片機之間的連接也是通過SPI連接的。信采用的是串口通信的方式，它與周邊設備的通口如圖4-3所示圖4-3單片機與周邊設備的通J2RS-485標準。RS-48532個設備。RS-485采用差分方式傳輸信號，即由兩根雙絞線之間的電壓差來傳遞信號[26][27]。接口采用平衡驅動器和差分的組合，有效地提高了抗噪聲干擾性。另外，由于總線的具有極高的靈敏性，甚至能有效地檢測RS-485128個收發(fā)器，方便用的J1是-232目的通。E和E算機系統(tǒng)借來用于與外設之間的連接31]。由于目前通信設備廠商生產(chǎn)的通信設備32225腳的連9232x、TxDGND，因此更適合于近端設備的連接。C8051F340型號的單片機內部具有增強型串行外設接口SPI0，它是一個全雙工的同步串行總線接口。SPI0通過四個信號線與外界連接，分別是MOSI、MISO、SCK和NSS[32]。單片機既可以作為主器件也可以作為從器件，并且有3上。當單片機作為主器件時，MOSI信號就是單片機的輸出和從器件的輸入，負MOSI信號正好相反，MISO信號是主器件輸入從器件輸出，主要用于從器件將要用于同步系統(tǒng)時鐘與MISO和MOSI信號上的串行數(shù)據(jù)傳輸。從選擇信號NSS的功能取決于 作為輸入；SPI0工作在4線主方式時，NSS作為輸出[34]。MAX543SPI0處于主器件狀態(tài)，MAX543屬于從器件，而且工作在3線方式，NSS信號被，單片機與MAX543之間是主器件與從是威綸通公司的TK6070iH型號的觸摸屏，采用的變頻器是富吉公司的FRN2.2C1S-7C型號，電機有兩個，一個沖擊電機和一個標尺電機，沖擊電機采背板，它由交流接觸器和接線端子排組成，其原理圖如圖4-5所示。 4-5S1為開關。試驗時，S1和QA為連通狀態(tài)。接通QB的瞬間，J1連通，隨通QC后原理相同，標尺電機M2與變頻器相連。信方式。硬件環(huán)境系統(tǒng)框圖如圖4-6所示。4.6VBPLC控統(tǒng)的界面與功能等保持一致。但是由于系統(tǒng)控制部分由PLC改為MCU控公司在Basic語言的基礎上推出的軟件開發(fā)工具，它是一種可視化的GUI的方法，簡化用戶使用代碼編輯界面中屏幕上即可[35]。因此，在VB中無需編程就可以實現(xiàn)很多功能。同時，由于VB中引入了“控件”的概念，并將控件模式化，使每個控件的外觀和工作方法都由自己的屬性設置，從而影響用戶對的操作。VB經(jīng)歷了從功能不完善到功能強大的發(fā)展過程。在發(fā)展過程中VB也逐漸形成了自己的功能特點[36]：VB采用了面向對象的程序設計思相，為用戶提供了大量的界面元素，用戶在Windows環(huán)境下，程序是以驅動方式運行的，可以由用戶的VB為編程提供了一個集成開發(fā)環(huán)境，該環(huán)境集程序設計、運行和調試為多種對象集于一體，如聲音、圖像、動畫、字處理以及Web等。7、多種應用程序向導VB提供了如安裝向導、應用程序向導、數(shù)據(jù)窗體向導和數(shù)據(jù)對象向導等多8、支持動態(tài)交換及動態(tài)技術VB支持動態(tài)交換(DDE)和動態(tài)技術，這樣，可以方便調用其他程序的光纜沖擊試驗機的上位機控制是整個全系列光纜機械性能檢測試驗機的一。事件觸發(fā)事件觸發(fā)5-15-25-35-45-5RS-485串口通信標準，因此，在上位VB中提供了串口通信控件m(CommunicationControl)，它WindowsActiveX控件，它通過串行m1.Settings=”9600,n,8, //BCC校檢 IfInArray(2)=GetMachineID() ANDInArray(3)=1 EndIfDataIn中，然后存放在數(shù)組InArray中。界面設計以及其底層的操作和指令處理是采用威綸通科技公司自行開發(fā)的EasyBuilder8000進行的編輯。EasyBuilder8000WEINVIEWHMIEB8000，是65536色顯示windows平臺所有矢量字體支持BMP，JPG，GIF等格式的支持USB設備，譬如U盤、USB鼠標、USB鍵盤、USB等支持歷史數(shù)據(jù)、故障等，可以保存到U盤或者SD卡里面，并且可轉換為Excel可以打開的文件支持U盤、USB線和以太網(wǎng)等不同方式對HMI畫面程序進行上支持配方功能，并且可以使用U支持三組串口同時連接不同協(xié)議的設備，應用更加靈活方便支持自定義啟動Logo的功能，且支持“垂直”安裝的模式、支持市場上絕大多數(shù)PLC和控制器、伺服、變頻器、溫控表等。支持離線模擬和模擬功能，極大的方便了程序的調強大的宏指令功能，除了常用的四則運算、邏輯判斷等功能外，還可以編寫通訊程序，與非標準協(xié)議的設備實現(xiàn)通訊連接強大的以太網(wǎng)通訊功能，除了可以與帶以太網(wǎng)口的PLC等控制器通訊外，還可以實現(xiàn)HMI之間的聯(lián)網(wǎng)，通過Internet或者局域網(wǎng)對HMI和與HMI連接的PLC等上程序，更加便利。支持VNC(虛擬網(wǎng)絡計算機)功能。只要任何有網(wǎng)絡的地方，在IE瀏覽器里面輸入需要的IP地址和，即可監(jiān)視現(xiàn)場的HMI和機器的運行情況支持功能(MT8000X系列機器支持此功能)。只要您錄入需要的文件并在HMI上來，讓操作人員能夠輕松的學會機器的操作。EasyBuilder8000無論是實現(xiàn)人機界面的編輯還是進EasyBuilder8000提供了方便的界面設計的工具，特別是提供了很多類型的按鈕和文本框設計，如圖5-6所示。5-75-85-9首先，對于數(shù)值顯示元件，EB8000在元件屬性中可以規(guī)定每個按鈕對應的此可以應用在指令操作過程中。其具體細節(jié)如圖5-10所示。況如圖5-10和圖5-11所示。5-105-115-12所示。5-12可以進行宏指令關聯(lián)，這都是在實現(xiàn)操作指令時必不可少的。EB8000可以設定此來實現(xiàn)各個按鈕所對應的功能。如前文所述，EB8000在宏指令中自帶大量的EasyBuilder8000中每指令編輯的必須以 mandmain()開頭，以end mand表示結束。其格式如下所示：mand C語言不同的是，第一，不需用{}將函數(shù)主體括起來，第二，在第三，各指令之間不存在，不像C語言中只允許有一個main()函數(shù)。值得一提的是，Easybuilder8000是一種HMI組態(tài)軟件，它本身有強大的接RS-485RS-232USB等RS-232的接口類型，并定義與服務器之間通用到上述定義，如在執(zhí)行運行指令關聯(lián)到的宏函數(shù)run時，其具體實現(xiàn)如下：mandshortiRet //設備地址---固定為2 //參數(shù) 需要檢測的點GetData(iData[5],"LocalHMI",RW,6,1) GetData(iData[6],"LocalHMI",RW,8,1) //參數(shù)3 GetData(iData[7],"LocalHMI",LW,0,1) RUN鍵的性質 //BCC GetData(desti,PLCname,devicetype,address,dataSetData(desti,PLCname,devicetype,address,data位是byte目前有四種語言支持單片機開發(fā)，它們分別是匯編、PL/M、C和Basic。匯編語言是和機器密切相關的，是面向機器的語言，CPU是它的可讀性比較差，不便于程序的修改和。PL/M是In開發(fā)的編程語言，這是為In公司從8080微處理器開始的系BASIC語言的BASIC語言編程效率不高且運行速度不C語言是一種結構化的語言，它由于使用方便已得到廣泛的應用。C語言的C語言是一種高級語言，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：[42]不必對處理器的指令集有較高的了解，只需了解8051CPU和器的KeilμVision4環(huán)境下使用C語言編程。KeilSoftware公司開發(fā)的的KeilC5151系列兼容單片機使用C語言開發(fā)的軟件系統(tǒng)。由于C語言無論在功能、結構、可讀性以及可性上，與其他的語言相比，有明顯的優(yōu)勢，有很強的易學易用性。KeilμVision4KeilC51WindowsIDE，它可以完成整個單片機的開發(fā)流①創(chuàng)建項目，選擇型，配置工具軟件的設置C步驟，其開發(fā)過程如圖5-14所示NN編Y5-14晰的目標。整個開發(fā)過程中主要的工作量在于C源文件的編輯。5-15所示。發(fā)送默認參數(shù)存處理對命令分別進行機實時通信5-15NNYY5-16KeilC語言實現(xiàn)的。在實現(xiàn)過程中，如本文第4.2節(jié)所述，除了單片機，我們還選擇了25LC640作為片外的EEPROM來輔助單片機進行數(shù)據(jù)的。本系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，我們針對該EEPROMeeprom.c，使單片機控制系統(tǒng)對于EEPROM的讀寫操作可以直接調用庫中的相關函數(shù)。voidReadROM(unsignedshortiAddr,char*pBuffer,unsignedchariCount{char//OpenthisSPIdeviceforI/OoperationOpenSPIDevice(SPI_DEV_640);//Writethecommand+parameterbuffer[0]=0X03;buffer[1]=(iAddr>>8)&0XFF;buffer[2]=iAddr&0XFF;WriteSPI(buffer,0X03);//Readtheresponsedata//ClosethisSPIdevice}voidWriteROM(unsignedshortiAddr,char*pBuffer,unsignedchariCount{char//OpenthisSPIdeviceforI/OoperationOpenSPIDevice(SPI_DEV_640);//Writethecommand+parameterbuffer[0]=0X02;buffer[1]=(iAddr>>8)&0XFF;buffer[2]=iAddr&0XFF;WriteSPI(buffer,0X03);//Writedatatothisdevice//ClosethisSPIdevice}ReadROM()和WriteROM中分別定義了緩沖數(shù)組buffer作為讀寫數(shù)據(jù)的寫操作之前要調用OpenSPIDevice()打開串口設備，操作完成后調用CloseSPIDevice()關閉串口設備。其中，調用的函數(shù)ReadSPI()、WriteSPI()、OpenSPIDevice()CloseSPIDevice()SPI.c中進行SPISPI.c，MAX543SPI0串口通信方式。單片機作為主器件向MAX543D/A轉換，以此來控制變頻器的輸入。這在軟件上的ucharSend12BITFor543(ushort{ucharushortiSendData=SPI_BUS_SCK=SPI_543_LOAD=1;//543工SPI_BUS_MOSI=for(i=0;i<12;{if(iSendData& {}{}

SPI_BUS_MOSI=SPI_BUS_MOSI=SPI_BUS_SCK=1; SPI_BUS_SCK=iSendData<<=1;}

//SPI_543_LOAD=1;//把543設置成待寫狀態(tài)，進行D/A轉SPI_BUS_SCK=SPI_BUS_MOSI=}模擬SPI通信方式相對應，就在硬件SPI通信方式。硬件SPI方式就是使用5-17SPI主方式數(shù)據(jù)/式，每次都將最送入，這樣就實現(xiàn)了最在先的串行傳輸要求。12左移之后，便能將12位數(shù)據(jù)依次送到MAX543中。C8051F340UART串口，它是一個異步全雙工據(jù)寄存器SBUF。用同一個SBUF地址可以發(fā)送寄存器和接收寄存器。寫UART讀寫試驗數(shù)據(jù)時，需要要將數(shù)據(jù)放在緩沖寄存器中，并標志狀態(tài)位。以UART0口為例，其讀寫的實現(xiàn)如下所示：ucharReadAtomicQueue(struAtomicQueue*pQueueStru,char*pBuffer,uchariSize){ushortfor(index=0;index<iSize;index++{//Checkifthebufferisif(IsAtomicQueueEmpty(pQueueStru){}//Reachthebuffer{//Resetthisreadposition}//Savethis//Incrementthisreadposition}unsignedcharWriteUART0(char*pBuffer,unsignedchariSize{unsignedcharif(!IsTxQueueEmpty(¶mBlockStru.uart0Stru){SetTxQueueSendStatus(¶mBlockStru.uart0Stru,0X01);TI0=0X01;}TI0=return}存器中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。這里還需要將發(fā)送寄存器的狀態(tài)標志位置1。5-18所5-18PLC控制系統(tǒng)，對光纜沖擊電路進[1]楊恩澤光通信回顧與前 物理通報2006年4[2]總 中國光纖光纜30年電子工業(yè)2007年9月[3]光纜機械性能試驗機系統(tǒng)及其控制[]郵電大200