基于ATmega128单片机的线缆检测系统设计

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摘要
随着设备自动化水平的提高，在一些特 殊领域的大型装备中，使用的多芯电缆逐渐增
9 h4 F# ?' S+ B  Y$ }多，许多的系统故障都是由电缆的失效引起的，多芯电缆的性能已成为影响系统整体可靠
) k  G& `+ U2 D" h7 g性的一个重要因素，在电气设备和电子装置等系统的调试和维护过程中，对电缆的导通状
态和绝缘性能的检测成为了测试工作不可缺少的一部分。传统的检测方法主要是工作人员
采用手工操作的方式进行，这种检测方式存在着检测速度慢、测试精度低、工作量大和容
& o7 G, T- F% C$ [9 b) `7 r3 @- \. w易人为造成误差等问题。
针对目前线缆检测中的存在的不足，本文从提高测量精度、提高测量速度以及减少测
量人员劳动强度，提高工作效率方面作深入研究。设计了- -种基于ATmega128单片机的线
& q5 `+ a$ |. f' s缆检测系统。该系统将电缆导通测量、绝缘电阻测量和电缆导通电阻测量融为- -体，实现
  g6 w' g( Y  k3 Z" q" M; Z; o用单个仪器即可完成对线缆主要性能的检测，并测量结果用液晶屏显示出来，同时还可以
通过串口与PC机进行通讯，将对线缆的检测结果转存入电脑中，以对线缆的检测结果进
  [2 X. j! a) t$ X+ i- R) r行后续分析。
& c: E# S9 S) c# n/ S% }! X+ A本文完整介绍了系统的设计过程，首先介绍系统的检测原理，并从实际的功能需求角
度对系统进行了分析和规划，确定软硬件的总体设计方案，然后详细介绍硬件电路设计和
3 l: M5 G' l+ n% x! @# p4 {PCB板的绘制，各硬件模块驱动程序和应用软件的设计过程。最后简述调试过程中遇到的
) v* i1 r2 E+ J7 ^( \5 M' l: c" v8 L4 {问题和对系统进行的调试、修正。
: u  s" v8 k0 R! Y该系统已经设计完成，并应用于某特种车辆的线缆检测中，现场运行情况良好，达到
了预期的设计目的。
关键词: AVR, ATmega128, 线缆检测，绝缘测量
  n! u: s& ]" ]3 k3 @! e第一章绪论
随着科学技术的发展，特别是计算机、嵌入式微处理器，信息通信等技术的发展和应
用，计算机逐步代替人工进行繁琐的劳动，并应用在广大的生产生活领域中。自动化检测
技术的应用，使人从大量重复的测试工作中走了出来，提高了测试速度、性能，也使工作
+ C' Y1 ]) x7 W效率成倍提高，成为目前生产、生活中不可缺少的一部分。
! Z* W* n7 b8 x6 Y; r" _, ^: s本章简要阐述了本课题的开发背景、国内外相关技术发展的现状和研究意义并给出论
" l1 e" r! M* G+ S3 D! I文全文结构。
1.1开发背景
' M' w: \; u% ]9 a4 E1 a+ @多芯电缆常用于短距离内电能的输送和控制信号的传递。随着设备自动化水平的提
4 s8 f$ Z4 x  J" W# u高，在飞机、导弹、卫星、舰船、航天器以及特种车辆等大型装备中，使用的多芯电缆逐
. ?  ^( J) s' }8 I: l$ c0 q渐增多，在这些特殊的领域中，为了传输电源、大电流信号或保证重要信号的可靠性，它
3 ?1 ]$ u' w7 R* x& v' E们的通讯电缆往往采用了冗余技术，用多芯或双芯导线传送同-一个信号或电源。在长期的
3 e  Z( X0 f. U. s( r* m" j使用过程中，容易受烧蚀、腐蚀、潮湿和高低温等不良因素的影响，而且部分电缆为移动
, J9 B, @% k4 Q+ V1 R% q铺设，还易受挤压、拉伸、弯矩和扭矩等外力作用，不可避免地会发生故障。有统计研究
表明，上述领域中超过20%的系统故障是出电缆的失效引起的-3]。由此可见，多芯电缆的
2 ]. p) r* d) b性能已成为影响系统整体可靠性的一个重要因素。
对于电缆的测试，我国目前还主要采用人工作业的方法对其性能进行检定。这种传统
6 ^' x5 a* k9 m/ W* O6 O) D的手工测试方法存在速度慢、精度低、操作手工作量大，容易人为造成误差等问题。已明
+ E$ [# t8 X% f# J1 b/ Z) o/ _: F0 `显不能满足现代化检测技术的要求4:急需开发电缆自动测试系统。对于一些人员变换频
1 \" l& t& ]& X繁、技术人员较少的部门单位来说，更是-一个急需解决的问题。因此,开发-套具备检测
速度快、测量精度高、操作简便、人为干扰因素少的电缆自动测试系统，对于确保设备仪
7 U2 ?# e* C4 A) ^" T% w器的正常使用，加强设备维护单位技术保障能力，促进设备仪器检测的现代化具有重要社
会效益和显著经济意义。
随着计算机技术的发展，特别是随着单片机与嵌入式系统应用技术的飞速发展，凭借
1 k" E0 C1 e9 |2 d" o7 ~  d其性能高、功能全、体积小和环境适应性强等优点，在自动控制、监测领域的应用发挥着
越来越重要的作用,在军用民用设备领域中的应用也逐渐显示出广阔的前景和应用潜力2。
4 S  D) Q8 D5 \! M% T% i8 G. y多芯电缆的电阻测试-直存在着测试点多、时间要求紧、测试环境恶劣等客观困难。
如大型特种车辆及其控制附件的电缆的导通电阻和绝缘电阻测试，是车辆控制系统测试的
重要项目之一-。通断反映了电路中点与点之间的导通关系，导通电阻反映出电路点之间的
导通关系，绝缘电阻则反映电路独立回路之间绝缘程度，它们测量值的合格与否直接影响
% s2 L- D& C$ n: ?& c! j0 j控制系统的可靠性和执行的正确性。所以，提高电缆测试的快速性、高可靠性和方便实用
7 B+ L5 D+ h' v$ j+ g8 g* L) ~' _+ R性成为了使用多芯电缆系统安全可靠运行的重要保障。因此本文就是根据以上需求的这一


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绝缘电阻反映电路独立回路之间绝缘程度

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