相关5环节2011专业实践实习

独创性（或创新性）本人所呈交的是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，中不教育机构的或而使用过的材料。与我一同工作的对本做的任何贡献均已在中作了明确的说明并表示了谢意。 使用的说作者完全了解邮电大学有关保留和使用的规定，即： 学校可以公布的 ，可以允许采用影印、缩印或其它注释：本属于在年后适用本书。非论文注释：本不属于范围，适用本书。 导师签名 日期随着智慧城市的推进，FTTx光纤接入技术的发展，光缆机械性能检测能的影响进行了测试。接着，本文介绍了光纤和光缆的基本知识，包括光纤和光部分。在硬件方面，主要采用C8051F340单片机作为控制器，并设计了相数据并进行指令的执行。文章还了系统功能上的改进和创新之处。最后本文对系统的开发过程进行了总结，并了系统进一步研究的方向。：光缆冲击试验 单片机控制硬 软件设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;第一章绪 课题背景及意 国内外研究现 主要内容及研究成 的结 第二章光缆机械性能检 光纤通信简 光纤的基础知 光缆简 光缆机械性能检 第三章光缆冲击试验机的系统设 光缆冲击试验机的工作原 冲击试验机的三种控制方 光缆冲击试验机基于单片机的设计方 第四章硬件设 C8051F340简 电路设 硬件环境的搭 第五章软件实 上位机软件控 VB开发环 上位机软件开 上位机的串口通 下位机软件实 触摸屏控制软件实 触摸屏界面的设 触摸屏操作指令的实 单片机软件控 编程环境与编程语 单片机控制的软件结构设 单片机C语言开发实 项目的创新 第六章结束 参考文 致 攻 期间的学 第一章21世纪是人类进入信息社会的新时代，以信息开发和应用程度为标志的信目前，随着物联网技术的发展，智慧城市建设也在纷纷推进，FTTx技在制造、、施工和使用过程中都会受到各种外机械力的作用[2]。当光缆受到80年代初，我国开始进行光纤光缆的研究和生产，但是，在光缆的许多问题需要解决。此时，邮电大学的林中教授组织建立邮电大学华飞IIX型机，还是在运动参数和检测精度上都符合要求，同时也符合IEC和ITU-T的应用，而且远跨大洋，到、英国等国家。一些国际上知名的光纤光缆公司如英国BICC、诺基亚、西门子、AT&T、、朗讯、3M公司、昭和株式90年代，华龙测试仪器厂也开始了该产品的研制，目前也形成了系列光缆冲击试验机都是采用STD工业总线方式控制的，这种控制方式在性STD控制方式的缺点，本课题采用单片机控制方究的过程做了总结，并了下一步的研究方向。采用光纤作为传输介质具有很低的传输损耗，目前损耗可达到低于好，可多根成缆，有利于敷设和；3G3G属于无线通信，但是其等基础网络设施的铺设却是有线的。因为3G网络需要提供给用户更是有区别的，主要表现在光纤是由纤芯、包层和涂敷层三部分组成的。[10]纤芯纤的柔韧性[11]。光纤的结构如图2.1所示2.1塑光纤等。目前使用的光纤大多数是石英光纤[12]。根据光纤传输模式不同，光特性的。主要表现在温度变化引起的附加衰减、浸水附加衰减、温度-湿度此参数值越大，裂纹生长得越慢，光纤的就越长[15]。应力腐蚀参数是一个等因素规定一个或应变值，全长光纤都要在这个应力值下经受一个规25年的工作光纤是一种弱导介质波导，这种尺寸输较小的介质波导在外力的作用下波应该趋近于零。要使光缆中的光纤不受力或少受力的基本方法有两大类：①紧原理；②松套，将光纤先套包在较硬的二次被复管内并留一定的余长，让光纤光 的长短是影响光 的最根本的因素[16]。而影响光 的中的水和水蒸汽侵蚀；③光缆在敷设过程中由于不合理的敷设方法受到长期残选择结构和工艺。光缆线路的经济性要反映在施工的方便及可靠方面。光纤光缆的制造工艺过程中的的张力和余长的精确测量与控制必须十分精2-1所示。2.2(b)V型、U型或其他合理形状的槽形成骨架，并将结构如图2-2所示。2-2线路的质量，进而影响了光通信的发展。20世纪80年代后期，邮电大学的华飞与邮电5所合作开展了光缆的机械性能测试技术和测试设备的研究性能指标如表2-1所示：2-1室内光缆机械性能指标1允许拉力(最小值———设备互连(≤4芯≤12＞12≤12＞12力解除后残余附加衰减幅值不大于0.01dB；2允许压扁力(最小值———设备互连(≤4芯≤12＞12≤12＞1234)5678输入指令，控制相应的试验机自动进行光缆的机械性能试验。19]该系列产品是工有司国IC公司、电信公司等进入国际市场20。2-3光缆冲击试验机的原理图如图3-1所示。3-1光缆冲击试验机的原理图如图中所示，1为底座，2为夹具，3为重锤，4为链轮，56为控制箱，7为链条，82STD器检测。当冲击次数满足设定值时，STD控制机将控制冲击电机停止转动，完光缆冲击试验机的主要技术指标有以下几个方面：冲击频率为高为400~1000mm，其调节精度为±0.5mm。对于冲击试验机的控制方式有三种，STD工业总线方式、PLC控制方式和STD工业总线的控制方式，目PLC控制的方式。下面就三种控制方式进总线上运行。因此可以根据需要组成不同规模的微机系统。STD总线采用56线双列插座，插件尺寸为165.1mm×114.3mm，是8/16位微处理器总线标准。由上述可见，STD工业总线是一种颇为大众化的世界标准，符合该工业标STD总线最大的优点。但正是这些优点，也会一些缺陷：(1)性弱。由于STD控制系统是由各个模块的电路板插在公共的母版结构上的，因此，各电路板是放在各种试验环境中的，由于试验环境的不确定性，会导致电路板露在尘埃、电磁波、水汽和噪音等各种影响因下，STD控制系统采用的是插拔式的组合方式，使得系统不PLC是ProgrbleLogicController的缩写，是可编程逻辑控制器的简称。PIDDDCDCS等，能适应各种恶劣的运行环境，能力强，可靠性强，远高于其他各但是PLC控制系统也存在一些缺点，例如数据处理和计算能力不够强等。 puter)，国际上统称为微控制器(MicroControllerUnit，MCU)。它作在同一块集成上，构成一个完整的微型计算机。历了以In公司的MCS-48为代表的初级单片级阶段，再到以MCS-51为代表STD总线一3.2有标准8051的程序和数据地址配置，其片内器包括256字节点FIFORAM，共有8个端点；根据自己的特定应用选择通用端口I/O和所需数字资源的组合；阵列(PCA)，PCA包括5个可编程的捕捉/比较模块和一个的16位位、VDD监视器和时钟丢测器。由于采用了流水线结构的微控制器内核，使指令的处理速度大大提高[24]。8051结构中，基本上所有的指令(MULDIV除外)的执行速度都要123458473121C5081F34048TQFP封装，在使用片内电压调整器时，支持的电压范围为3.6~5.25V，适宜工作温度范围是－40°C＋85°C。正是由于上节所述的特点，本系统采用C8051F340作为处理器。硬件4-1如图4.1中所示，Header15X2是30孔的底座，C8051F340的处理模块现MCU的控制。这样的处理方式使电路更加灵活，便于电路板系统的。C8051F340处理模块以及其与底座的连接情况如图4-2所示。图4-2C8051F340处理模后在掉电的情况也不会丢失。25LC64064KSPI串行端口设备，因此，它与单片机之间的连接也是通过SPI连接的。信采用的是串口通信的方式，它与周边设备的通口如图4-3所示图4-3单片机与周边设备的通J2RS-485标准。RS-48532个设备。RS-485采用差分方式传输信号，即由两根双绞线之间的电压差来传递信号[26][27]。接口采用平衡驱动器和差分的组合，有效地提高了抗噪声干扰性。另外，由于总线的具有极高的灵敏性，甚至能有效地检测RS-485128个收发器，方便用的J1是-232目的通。E和E算机系统借来用于与外设之间的连接31]。由于目前通信设备厂商生产的通信设备32225脚的连9232x、TxDGND，因此更适合于近端设备的连接。C8051F340型号的单片机内部具有增强型串行外设接口SPI0，它是一个全双工的同步串行总线接口。SPI0通过四个信号线与外界连接，分别是MOSI、MISO、SCK和NSS[32]。单片机既可以作为主器件也可以作为从器件，并且有3上。当单片机作为主器件时，MOSI信号就是单片机的输出和从器件的输入，负MOSI信号正好相反，MISO信号是主器件输入从器件输出，主要用于从器件将要用于同步系统时钟与MISO和MOSI信号上的串行数据传输。从选择信号NSS的功能取决于 作为输入；SPI0工作在4线主方式时，NSS作为输出[34]。MAX543SPI0处于主器件状态，MAX543属于从器件，而且工作在3线方式，NSS信号被，单片机与MAX543之间是主器件与从是威纶通公司的TK6070iH型号的触摸屏，采用的变频器是富吉公司的FRN2.2C1S-7C型号，电机有两个，一个冲击电机和一个标尺电机，冲击电机采背板，它由交流接触器和接线端子排组成，其原理图如图4-5所示。 4-5S1为开关。试验时，S1和QA为连通状态。接通QB的瞬间，J1连通，随通QC后原理相同，标尺电机M2与变频器相连。信方式。硬件环境系统框图如图4-6所示。4.6VBPLC控统的界面与功能等保持一致。但是由于系统控制部分由PLC改为MCU控公司在Basic语言的基础上推出的软件开发工具，它是一种可视化的GUI的方法，简化用户使用代码编辑界面中屏幕上即可[35]。因此，在VB中无需编程就可以实现很多功能。同时，由于VB中引入了“控件”的概念，并将控件模式化，使每个控件的外观和工作方法都由自己的属性设置，从而影响用户对的操作。VB经历了从功能不完善到功能强大的发展过程。在发展过程中VB也逐渐形成了自己的功能特点[36]：VB采用了面向对象的程序设计思相，为用户提供了大量的界面元素，用户在Windows环境下，程序是以驱动方式运行的，可以由用户的VB为编程提供了一个集成开发环境，该环境集程序设计、运行和调试为多种对象集于一体，如声音、图像、动画、字处理以及Web等。7、多种应用程序向导VB提供了如安装向导、应用程序向导、数据窗体向导和数据对象向导等多8、支持动态交换及动态技术VB支持动态交换(DDE)和动态技术，这样，可以方便调用其他程序的光缆冲击试验机的上位机控制是整个全系列光缆机械性能检测试验机的一。事件触发事件触发5-15-25-35-45-5RS-485串口通信标准，因此，在上位VB中提供了串口通信控件m(CommunicationControl)，它WindowsActiveX控件，它通过串行m1.Settings=”9600,n,8, //BCC校检 IfInArray(2)=GetMachineID() ANDInArray(3)=1 EndIfDataIn中，然后存放在数组InArray中。界面设计以及其底层的操作和指令处理是采用威纶通科技公司自行开发的EasyBuilder8000进行的编辑。EasyBuilder8000WEINVIEWHMIEB8000，是65536色显示windows平台所有矢量字体支持BMP，JPG，GIF等格式的支持USB设备，譬如U盘、USB鼠标、USB键盘、USB等支持历史数据、故障等，可以保存到U盘或者SD卡里面，并且可转换为Excel可以打开的文件支持U盘、USB线和以太网等不同方式对HMI画面程序进行上支持配方功能，并且可以使用U支持三组串口同时连接不同协议的设备，应用更加灵活方便支持自定义启动Logo的功能，且支持“垂直”安装的模式、支持市场上绝大多数PLC和控制器、伺服、变频器、温控表等。支持离线模拟和模拟功能，极大的方便了程序的调强大的宏指令功能，除了常用的四则运算、逻辑判断等功能外，还可以编写通讯程序，与非标准协议的设备实现通讯连接强大的以太网通讯功能，除了可以与带以太网口的PLC等控制器通讯外，还可以实现HMI之间的联网，通过Internet或者局域网对HMI和与HMI连接的PLC等上程序，更加便利。支持VNC(虚拟网络计算机)功能。只要任何有网络的地方，在IE浏览器里面输入需要的IP地址和，即可监视现场的HMI和机器的运行情况支持功能(MT8000X系列机器支持此功能)。只要您录入需要的文件并在HMI上来，让操作人员能够轻松的学会机器的操作。EasyBuilder8000无论是实现人机界面的编辑还是进EasyBuilder8000提供了方便的界面设计的工具，特别是提供了很多类型的按钮和文本框设计，如图5-6所示。5-75-85-9首先，对于数值显示元件，EB8000在元件属性中可以规定每个按钮对应的此可以应用在指令操作过程中。其具体细节如图5-10所示。况如图5-10和图5-11所示。5-105-115-12所示。5-12可以进行宏指令关联，这都是在实现操作指令时必不可少的。EB8000可以设定此来实现各个按钮所对应的功能。如前文所述，EB8000在宏指令中自带大量的EasyBuilder8000中每指令编辑的必须以 mandmain()开头，以end mand表示结束。其格式如下所示：mand C语言不同的是，第一，不需用{}将函数主体括起来，第二，在第三，各指令之间不存在，不像C语言中只允许有一个main()函数。值得一提的是，Easybuilder8000是一种HMI组态软件，它本身有强大的接RS-485RS-232USB等RS-232的接口类型，并定义与服务器之间通用到上述定义，如在执行运行指令关联到的宏函数run时，其具体实现如下：mandshortiRet //设备地址---固定为2 //参数 需要检测的点GetData(iData[5],"LocalHMI",RW,6,1) GetData(iData[6],"LocalHMI",RW,8,1) //参数3 GetData(iData[7],"LocalHMI",LW,0,1) RUN键的性质 //BCC GetData(desti,PLCname,devicetype,address,dataSetData(desti,PLCname,devicetype,address,data位是byte目前有四种语言支持单片机开发，它们分别是汇编、PL/M、C和Basic。汇编语言是和机器密切相关的，是面向机器的语言，CPU是它的可读性比较差，不便于程序的修改和。PL/M是In开发的编程语言，这是为In公司从8080微处理器开始的系BASIC语言的BASIC语言编程效率不高且运行速度不C语言是一种结构化的语言，它由于使用方便已得到广泛的应用。C语言的C语言是一种高级语言，其优势主要表现在以下几个方面：[42]不必对处理器的指令集有较高的了解，只需了解8051CPU和器的KeilµVision4环境下使用C语言编程。KeilSoftware公司开发的的KeilC5151系列兼容单片机使用C语言开发的软件系统。由于C语言无论在功能、结构、可读性以及可性上，与其他的语言相比，有明显的优势，有很强的易学易用性。KeilµVision4KeilC51WindowsIDE，它可以完成整个单片机的开发流①创建项目，选择型，配置工具软件的设置C步骤，其开发过程如图5-14所示NN编Y5-14晰的目标。整个开发过程中主要的工作量在于C源文件的编辑。5-15所示。发送默认参数存处理对命令分别进行机实时通信5-15NNYY5-16KeilC语言实现的。在实现过程中，如本文第4.2节所述，除了单片机，我们还选择了25LC640作为片外的EEPROM来辅助单片机进行数据的。本系统的实现过程中，我们针对该EEPROMeeprom.c，使单片机控制系统对于EEPROM的读写操作可以直接调用库中的相关函数。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中分别定义了缓冲数组buffer作为读写数据的写操作之前要调用OpenSPIDevice()打开串口设备，操作完成后调用CloseSPIDevice()关闭串口设备。其中，调用的函数ReadSPI()、WriteSPI()、OpenSPIDevice()CloseSPIDevice()SPI.c中进行SPISPI.c，MAX543SPI0串口通信方式。单片机作为主器件向MAX543D/A转换，以此来控制变频器的输入。这在软件上的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设置成待写状态，进行D/A转SPI_BUS_SCK=SPI_BUS_MOSI=}模拟SPI通信方式相对应，就在硬件SPI通信方式。硬件SPI方式就是使用5-17SPI主方式数据/式，每次都将最送入，这样就实现了最在先的串行传输要求。12左移之后，便能将12位数据依次送到MAX543中。C8051F340UART串口，它是一个异步全双工据寄存器SBUF。用同一个SBUF地址可以发送寄存器和接收寄存器。写UART读写试验数据时，需要要将数据放在缓冲寄存器中，并标志状态位。以UART0口为例，其读写的实现如下所示：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}存器中的数据发送出去。这里还需要将发送寄存器的状态标志位置1。5-18所5-18PLC控制系统，对光缆冲击电路进[1]杨恩泽光通信回顾与前 物理通报2006年4[2]总 中国光纤光缆30年电子工业2007年9月[3]光缆机械性能试验机系统及其控制[]邮电大200