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
; i: J3 ~1 n% j: D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
5 l; d* w+ n, |5 Y/ D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
( |! E, f& |; |! |8 [/ J4 k- T! L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
4 a5 p& B5 C3 _( F0 v. Q2 k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
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。
3 T+ Z3 |4 `) L( J9 M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
1 |) o4 W3 O: M5 N& K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
问题和对系统进行的调试、修正。
. R% E% P5 B4 t7 L! X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
6 k% J# y! `2 _: i& d  T2 n+ P6 s第一章绪论
& a# W3 W0 C8 I- ]. L, E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
7 F+ l6 l5 l3 A5 H3 y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
  C0 R& x; e& ?3 M2 V3 h& E0 N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
文全文结构。
1.1开发背景
' v( W% H& l& W: u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
5 W! y: _2 ?0 `* o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
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
9 M2 l/ H, p# Z* c$ k! r; O; u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
6 J) s" E5 b; D9 U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
+ _7 m- }2 ?7 n性能已成为影响系统整体可靠性的一个重要因素。
# G" }9 X: F9 w1 t; Y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
/ D: p/ u5 T) J9 `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
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
! L0 L& G- x: ~  _4 S) r& W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
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。
) \* R+ a# T4 q! W: s8 R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
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。
  Z/ y3 p6 P% T7 f1 R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
1 J& f# f( R6 s4 S& X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
1 f) z: L. [& H5 y7 U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
2 e- z' p! ]$ _$ `; y1 L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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