基于MSP430的電子電工線纜端接實訓平臺設計

陳朝俊

摘 要：本文設計開發一種電子電工線纜端接實訓平臺。該平臺能夠進行電子電工線纜、音頻視頻線纜的壓接、鉸接、端接等實訓，讓學生掌握相關操作技能。平臺使用MSP430單片機進行控制，通過高速ADC檢測學生端接過程中的線纜短路、斷路、接觸不良等故障。根據課程需求設計相應的實訓模塊，能滿足電子信息類課程線纜端接、連接實訓需要，達到良好的實訓效果。通過該電子電工線纜端接實訓平臺的設計，可以更好的為廣大的學生提供電工線纜、音頻視頻線纜的壓接、鉸接、端接等項目的實訓機會，讓學生的實踐能力得到提升。

關鍵字：MSP430單片機 A/D轉換 線纜端接 實訓平臺

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）2（c）-0000-00

目前我系物聯網應用技術、通信技術、計算機網絡技術專業開設有電工電子技術、物聯網工程布線技術、網絡工程施工等課程，這些課程除了需要掌握一定的工程設計、管理和實施能力外，還需要掌握扎實的操作技能。針對上述課程我系建設有相應實訓室進行操作技能實訓，基本能滿足課程實訓要求。但是經過一段時間的教學后發現有部分教學內容實訓室缺少對應合適的操作訓練，其中較為突出的是缺少專門的電線、電纜、信號線纜端接實訓平臺。因此設計開發一種電子電工線纜端接實訓平臺，該平臺能夠進行電子電工線纜、音頻視頻線纜的壓接、鉸接、端接等實訓，讓學生掌握相關操作技能。

1 平臺工作原理

實訓平臺前臺操作面板放置線纜端接模塊，后臺使用MSP430F149單片機進行控制，能夠檢測學生端接過程中的線纜短路、斷路、接觸不良等故障。MSP430 系列單片機是美國德州儀器（TI）1996年開始推向市場的一種16位超低功耗的混合信號處理器， MSP430F149采用1.8～3.6V低電壓，集成了看門狗（WDT）、2個16位定時器、2個USTRA、1個12位ADC，ADC轉換器具有較高的轉換速率，最高可達200Kb/s。

實訓平臺系統結構圖如圖1所示。平臺由前面板線纜端接模塊、單片機控制模塊、Led燈指示模塊和字符顯示模塊組成。前面板端接模塊設置多組端接點，每組端接點用于實訓線纜端接。單片機循環檢測端接模塊各通道，如果出現線纜連接斷路或接觸不良情況，控制對應通道Led燈將閃爍，并發送信息到點陣字符顯示屏顯示問題通道號及故障原因。

2 平臺功能模塊

2.1 線纜端接模塊

線纜端接模塊原理圖如圖2所示。實訓平臺前面板端接模塊每一組有兩個端接點，根據實訓內容不同，端接點接口形式有接線柱、柵欄式接線端子、BNC/RCA音視頻插座等。端接點一端接參考電壓，另一端接單片機外部ADC通道，可以高速多次采集8個端接點電壓。實訓時學生做好線纜端子，連接到端接點上，當端接模塊兩端線纜連接正確并良好接觸時，單片機檢測電壓與參考電壓相同，控制對應通道Led燈點亮。當線纜接觸不良時，單片機多次檢測的電壓與參考電壓不一致，控制對應通道Led燈閃爍。

2.2 字符顯示模塊

使用12864液晶顯示器模塊進行字符顯示，由行驅動器/列驅動器及128×64 全點陣液晶顯示器組成，可以顯示8×4 個（16×16 點陣）漢字或者顯示16×4個（8×16 點陣）ASCII碼。12864液晶顯示器有帶字庫和不帶字庫兩種版本，由于本設計不需要顯示圖形及生僻字，所以采用自帶字庫的液晶顯示模塊進行顯示。

3 軟件程序設計

本系統使用IAR Embedded Workbench IDE for MSP430進行軟件開發，該開發環境集成了 C/C++編譯器和調試器、能進行硬件仿真。

3.1 軟件流程

系統軟件流程如圖3所示，系統上電后先進行初始化操作，然后等待接線完成并按下檢測鍵，開啟序列通道多次轉換。轉換完成后讀取各通道轉換結果，分別判斷各通道多次檢測結果是否與參考電壓一致，如果一致則說明端接良好，單片機控制對應通道LED燈常亮，如果檢測到電壓值為0，則說明鏈路斷路，LED燈不亮，液晶顯示該通道斷路，否則說明多次檢測到的值不一致，線纜端接接觸不良。

3.2 ADC檢測程序設計

使用MSP430單片機ADC進行電壓檢測，ADC12可以選擇多個通道的模擬輸入，模擬多路通道包括了8 路外部信號通道（A0～A7）和4 路內部信號通道。為了提高檢測精度，使用序列通道多次轉換模式，

下面為部分ADC轉換設置程序：

P6SEL |= 0x01； // 使能ADC通道

ADC12CTL0 = ADC12ON+SHT0_8+MSC； // 打開ADC，設置采樣時間

ADC12MCTL0 |= INCH_0 + SREF_0；

ADC12CTL1 = SHP+CONSEQ_2； // 使用采樣定時器

ADC12IE = 0x01； // 使能ADC中斷

ADC12CTL0 |= ENC； // 使能轉換

ADC12CTL0 |= ADC12SC； // 開始轉換

4 結語

本文設計開發一種電子電工線纜端接實訓平臺，使用MSP430單片機進行控制，通過高速ADC檢測學生端接過程中的線纜短路、斷路、接觸不良等故障。先對系統總體結構進行了概要設計，然后對各功能模塊進行詳細設計，以及軟件設計及程序編寫，在實驗板上進行了安裝調試。通過模擬線纜端接不同故障情況，檢驗平臺運行情況，實驗結果表明該電子電工線纜端接實訓平臺能夠正確識別線纜端接實訓中短路、斷路、接觸不良等故障，并將故障情況進行顯示。

參考文獻

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