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
8 Y- O' c4 [! i6 f5 a5 T7 ?9 y& i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
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
* X7 y" l3 x" h易人为造成误差等问题。
- a) \6 _. e! Z4 S! Q" Q8 K+ w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
4 j% D/ Z* a% N# t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
6 {& q" I3 q% B' ~2 U  P' f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
' a8 c& q, @: h# I2 e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
行后续分析。
( S/ c( l' [; t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
6 Y/ S  L) @5 b- n3 Z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
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
& S% N4 \. m+ ?; \问题和对系统进行的调试、修正。
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
$ r2 t/ F2 ^- f+ W2 g了预期的设计目的。
关键词: AVR, ATmega128, 线缆检测，绝缘测量
! m, S7 f" T8 z! g& ?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
效率成倍提高，成为目前生产、生活中不可缺少的一部分。
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
( x* z4 b9 a/ k文全文结构。
1.1开发背景
% M) G" E6 n4 h( d9 x& F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
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
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
' r* G7 A+ y) d- A& G2 o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
" t7 O+ P1 X6 {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
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
( I# |3 j( \  l: H& H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
5 W( R4 a- f4 {  b% Z' u# G. p) \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
! H+ |% A; `+ Y; V& Z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
$ J# e4 V9 j( j3 W' D" W0 {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
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
, q0 c  M  Y2 y$ E2 s, ]6 M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
: m/ Z% _% N' ~2 u0 u, G6 m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。
' T6 f  ]/ E# q$ E8 \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
% l2 n0 V% y  h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。
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。
; Y2 ~8 |3 [, j/ \" P6 @2 S6 l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
8 Y+ I, c0 B) w2 n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
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
! n/ Q& r. [6 ^2 i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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