电缆故障测距
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一般的显示电路包含锁存器、译码器和驱动器，信 号较多，需要占用大量的单片机资源，而且电路复杂， 相应的驱动程序也较复杂。本设计选择了集成度高、 含有动态扫描的、可直接驱动的７段ＬＥＤ串行显示接 口芯片ＭＡＸ７２１９。 ２．３脉冲发射电路的设计
该电路由光电耦合电路、单稳态触发器、反相器、 高频射极跟随器、载波发射结合电路等组成。射极跟 随器利用高频三极管开关电路将脉冲波幅度提高到 １００ Ｖ，以提高驱动能力，避免由脉冲在电缆传输中的 极快衰减而带来的反射波幅值极小问题。＋１００ Ｖ的 高频脉冲波经平衡引线及差动网络施加给被测电缆。 为增加脉冲频谱的基波分量，脉冲采用正向输出。脉 冲发射电路的原理如图２所示。 ２．４脉冲接收电路的设计
脉冲接收电路由载波发射结合、电压降幅、光电耦
《自动化仪表》第２９卷第２期２００８年２月
万方数据
图２脉冲发射电路的原理图 Ｆｉｇ．２ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｐｕｌｓｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ 合、脉冲电压整形等电路组成。由波的反射性质可知， 脉冲波反射回到发射点时，反射波形与发射点波形相 反。所以，在断点处产生的反射脉冲波，通过降压和两 个４０９３施密特触发器进行整形。经过整形后的脉冲 直接输入ＡＴ８９Ｃ５２的ＩＮＴ，端触发ＡＴ８９Ｃ５２停止计时。 系统开始进行数据的传送、运算和显示。脉冲接收电 路原理如图３所示。
则置状态为寿命测试模式，并接收后续的１７个字节的 寿命测试参数数据；若Ａ为“０”或“１”或“２”或“３”或
“４”或“５”或…６’则置相对应的阀门的改变位，并置状
态为阀门操作。 计算机应用程序使用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋软件开发，图
形界面友好，采集的数据通过ＲＳ－２３２串口以９ ６００ ｂｐｓ 的波特率传送到计算机，计算机串口接收响应中断事 件。计算机应用程序可以进行数据的保存、分析和曲线 的显示。ＰＣ机通过发送校正参数和命令，可进行相关 校准、系统测试、故障诊断和自动ＰＣＴ测试等功能操作。
４结束语
系统经过调试，达到了监控的效果，能自动测试多种 储氢合金的ＰＣＴ曲线。采用计算机控制的ＰＣＴ测试仪， 可以重复可靠地进行测试工作，不仅减轻了手工操作的 强度，同时也提高了测试的精确度，还可以进行吸放氢的 循环寿命测试，成为储氢合金ｌ生能研究的有效仪器。 参考文献
［１］丁福臣，易玉峰．制氢储氢技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社， ２００６：２５２．
ｔｗｅｅｎ ｓｅｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｖｅ，ａｃｃｕｒａｔｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎ ｓｉｍｐｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅａｓｙ
ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｏｆｆｅｒｓ ｐｒｅｃｉｓｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔｓ．
中图分类号：Ｔｂｌ９３０．９
文献标志码：Ｂ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ ｆａｕｌｔ ｏｆ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｕｌｓｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ８９Ｃ５２ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｌ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｕｌｓｅｓ ｗｅｒｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｍｐｈｔｕｄｅ ｗｅｒｅ ｒａｉｓｅｄ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ，ｔｈｅ ｐｕｌｓｅ ｗａｖｅ ｗａｓ ｓｅｎｄｉｎｇ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ．Ｔｈｅ ｗａｖｅ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｗｈｅｎ ｉｔ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ ｂｅ·， ｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｓｅｎｔ ｂａｃｋ ｔｏ ｐｕｌｓｅ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｂｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄ ｂｅ—
ｇ吸放氢测试
丫要寿命测试？
系统测试子程序
吸放氢测试子程序 寿命测试子程序
图４主程序流程图
Ｆｉｇ．４ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ ｍａｉｎ ｐｒｏｇｒａｍ
接收上位机数据中断处理程序主要是响应上位机的命 令控制字，根据当前的测试模式和接收到的命令控制 字来设置相应的状态位。命令控制字存入变量Ａ，若 当前是“系统测试”或“自动ＰＣＴ测试”或“吸放氢测 试”或“寿命测试”模式且Ａ为“ｅ”，则置结束当前步 骤位为１；若当前是“系统测试”或“自动ＰＣＴ测试”或 “吸放氢测试”或“寿命测试”模式且Ａ为“Ｅ”则置结 束当前功能位为１；若Ａ为“Ｔ”则置状态为系统测试 模式；若Ａ为“Ｇ”则置状态为自动ＰＣＴ测试模式，并 接收自动ＰＣＴ参数数据；若Ａ为“ｇ”则置状态为吸放 氢测试模式，并接收吸放氢测试参数数据；若Ａ为“Ｓ”
通信电缆断点故障的测距系统设计于桂音
速度来进行运算。
２硬件设计
测距系统的硬件电路由ＣＰＵ、总线、存储器、发射电
路、接收电路、音频报警驱动电路和外围设备（显示器和
一删 键盘等）组成，其结构如图１所示。 Ｉ发射电路卜
键盘Ｉ，－－ 单片机
毒
ＡＴቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＣ５２ —叫８位７段ＬＥＤ显示
ｌ发射电路卜
－，ｔ ＲＡＭ６２６４
图３脉冲接收电路原理图
Ｆｉｇ．３ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｐｕｌｓｅ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ
３软件设计 系统软件由主程序及中断服务子程序（含显示程
序）组成，主要分为初始化、脉冲波发射、反射波采集、数 据计算、显示处理等几部分。主程序在初始化后，按下 发射键，程序将ＡＴ８９Ｃ５２ ＣＰＵ中的定时器死赋初值，开 始计时，开中断以便接收反射波。为保证获取到反射 波，Ｐ，。端反复发射直至接收到数据为止。转入中断服 务子程序后，关中断，以屏蔽后续反射或干扰波。从定 时器瓦获取从发射至收到反射计算的实际时间ｒ，断点 按式（１）计算。系数用寄存器Ｒ，作分子，寄存器Ｒ２作 分母。显示程序中建立ＣＧＲＡＭ，以汉字方式显示。 ４实验结果
排除电缆故障的前提条件，准确的电缆测距可以缩短 中断请求。单片机系统响应并处理此请求，在线获取
发现故障点的时间，利于快速排除故障，减少损失。由
从发射脉冲波开始到接收反射脉冲波为止的时间ｒ，
于通信电缆的隐蔽性敷设，简单工具无法判定断点故 再经以下公式计算：
障，需采取一定的测试方式和手段来测定断点故障位
（上接第６９页） ０．９２５％没有超过１％，表明该系统测试精度较高。产 生误差的原因是多方面的，但主要原因是由于电缆传 输中的回波损耗及噪声，以及单片机处理速度的影响， 使检测精度受到了一定的限制。
５ 结束语
该测距系统的优点主要体现在：①结构简单，整个 装置采用的都是常见的电子器件，容易形成产品，且价 格便宜；②设计采用的方法原理简单易行，自动化、智 能化的工作过程可大大减少人的工作量，测量结果准 确度高，对温度、适度等环境指标要求不高，环境适应 性强，该装置系统应用于生产实践中，可有效解决电缆
中同轴电缆Ｖ＝２８７ ｍ／ｌ山Ｓ，小同轴电缆Ｖ＝２８０ ｍ／Ｉｘｓ， 为方便单片机计算，在后面的主程序中设定传输速度 Ｖ＝２００ ｍ／ｌ山ｓ，对不同电缆的材料结构用按键调整传输
６８
万方数据
ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴＩＯＮ Ｖｏｉ．２９ Ｎｏ．２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００８
图１硬件电路结构图
Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ
２．１主要元器件的选择 由于单片机价格低廉，功能优越，因此，用此法实
现自动测量功能性价比高。ＣＰＵ使用目前流行的 ＡＴ８９Ｃ５２单片机，４０个引脚，片内带４ ｋＢ闪烁存储器 ＥＰＲＯＭ和片内带２５６Ｂ ＲＡＭ；提供３２条Ｉ／Ｏ引脚，大 部分可作数字和脉冲输人或输出；２个１６位定时计数 器，对外计数脉冲可使用单片机的Ｐ，。或Ｐ。；６个中断 源，其中Ｐ３．２或Ｐ，，可直接提供外部中断处理；１个可编 程标准串口引脚为Ｂ。和Ｐ，，；时钟频率４～２４ ＭＨｚ 等。数据存储器的选用，因ＡＴ８９Ｃ５２片内ＲＡＭ存储 容量太小，扩展６２６４静态ＲＡＭ芯片作为外部数据存 储器，存储容量８ ｋ×８位。扩展了键盘电路，可实现 对信号参数的设定和调节，适合诸多行业和多种场合 的电缆断点故障的测距。 ２．２显示电路的设计
在实验室条件下，我们用本装置对某一小同轴电 缆和对称电缆各为２ ｋｍ进行了载波模拟测试，所得 显示结果分别是２ ０１８．５ ｍ和２ ０１６．９ ｍ，最大误差为
（下转第７３页）
６９
储氢合金的压力一组成一温度关系测试仪的优化陈通进，等
＝二匕 初始化：
延时
＝Ｉ＝
要阀ｆ３ｔ１作？
）廷∈ 要系统测试？ 廷自巅ＪＰＣＩ测试
系统来控制产生高频脉冲，经结合设备载波送人电缆，
高频信号，此高频信号不易受外界信号干扰；选择脉冲
脉冲波在电缆中传播，遇到高阻的断点、终端点就会发 波在电缆中的传输速度值，该参数按实际经验分析，而
生反射。反射波又经载波电路、差动放大和脉冲整形
且与电缆的材料结构有关。对称电缆Ｖ＝２２０ ｍ／Ｉｘｓ，
修改稿收到日期：２００７—０５一１７。 作者于桂音，男，１９５３年生，１９８２年毕业于山东矿业学院，获学士学 位．副教授：主要研究方向为单片机与嵌入系统应用、电气控制技术。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅ Ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ ｆａｕｌｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｄｉｓｔａｎｃｅ—ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
０ 引言
电路，用接收装置接收反射波。当接收到反射的脉冲 波时，单片机输出端接有一音频放大电路，用声鸣表示
电缆故障是通信行业中的常见故障，电缆测距是 收到回波；同时触发单片机停止计时，并向单片机发出
Ｌ＝Ｖ Ｘ／／２
（１）
置，以进行检修排除故障。本文介绍一种用单片机控 式中：ｙ为脉冲波在电缆中的传输速度；Ｌ为电缆中的
制的载波在线测距电缆断点故障的方法，较之示波器 断点与脉冲波送人端的距离。
观测法、直流电阻电桥法、电容电桥法、脉冲电压法、脉
根据式（１）可算出电缆故障点的准确位置，最后
冲电流法等，它具有在线载波检测、测距精度较高、自
由单片机将运算数据送入显示器显示即可。在测量
动化程度好、操作简便等优点。
中，选择合适的脉冲宽度值可以使测量误差减小。考
１工作原理
虑到脉宽越大则反射脉冲波分辨率越小，以及同轴电 缆的低通特性，为使反射脉冲波保持一定的分辨率并
该测距系统的工作原理是：利用ＡＴ８９Ｃ５２单片机
减小其畸变，按实际经验可将脉冲宽度值设为２ ｔｚｓ的
［２］陈金舟，吴铸，黄太仲，等．稀土储氢合金测试的自动控制系统 设计［Ｊ］．自动化仪表，２００４，２５（１２）：２６—２７，３４．
［３］ＫＡＰＩＳＣＨＫＥ Ｊ，ＨＡＰＫＥ Ｊ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ—ｃｏｍｐｏｓｉ— ｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ ｏｆ ｈｉｇｈ．．ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｌｏｗ．－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｉｄｅｓ［Ｊ］．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ Ｆｌｕｉｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９８，１８ （１）：７０—８１．
通信电缆断点故障的测距系统设计 于桂音
通信电缆断点故障的测距系统设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｉｓｔａｎｃｅ—ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ Ｆａｕｌｔ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃａｂｌｅ
哥诺音
（山东理工大学电气与４－７－工程学院，山东淄博２５５０４９）
摘要：介绍了一种利用低压脉冲反射法测量通信电缆断点故障位置的方法，及８９Ｃ５２单片机建立电缆断点故障的测距系统。通过
该系统控制发射高频脉冲，将脉冲波幅度提高，结合设备载波送入电缆，脉冲波在电缆中传播，遇到高阻的断点、终端点就会发生反
射，反射波又经脉冲接收电路到达该系统。在线获取从发射脉冲波开始到接收反射脉冲波为止的时间，计算出电缆断点故障点的准
确位置。该系统结构简单、操作简便、测距精度较高、应用效果良好。
关键词：电缆脉冲断点故障电路测距系统
该电路由光电耦合电路、单稳态触发器、反相器、 高频射极跟随器、载波发射结合电路等组成。射极跟 随器利用高频三极管开关电路将脉冲波幅度提高到 １００ Ｖ，以提高驱动能力，避免由脉冲在电缆传输中的 极快衰减而带来的反射波幅值极小问题。＋１００ Ｖ的 高频脉冲波经平衡引线及差动网络施加给被测电缆。 为增加脉冲频谱的基波分量，脉冲采用正向输出。脉 冲发射电路的原理如图２所示。 ２．４脉冲接收电路的设计
脉冲接收电路由载波发射结合、电压降幅、光电耦
《自动化仪表》第２９卷第２期２００８年２月
万方数据
图２脉冲发射电路的原理图 Ｆｉｇ．２ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｐｕｌｓｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ 合、脉冲电压整形等电路组成。由波的反射性质可知， 脉冲波反射回到发射点时，反射波形与发射点波形相 反。所以，在断点处产生的反射脉冲波，通过降压和两 个４０９３施密特触发器进行整形。经过整形后的脉冲 直接输入ＡＴ８９Ｃ５２的ＩＮＴ，端触发ＡＴ８９Ｃ５２停止计时。 系统开始进行数据的传送、运算和显示。脉冲接收电 路原理如图３所示。
则置状态为寿命测试模式，并接收后续的１７个字节的 寿命测试参数数据；若Ａ为“０”或“１”或“２”或“３”或
“４”或“５”或…６’则置相对应的阀门的改变位，并置状
态为阀门操作。 计算机应用程序使用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋软件开发，图
形界面友好，采集的数据通过ＲＳ－２３２串口以９ ６００ ｂｐｓ 的波特率传送到计算机，计算机串口接收响应中断事 件。计算机应用程序可以进行数据的保存、分析和曲线 的显示。ＰＣ机通过发送校正参数和命令，可进行相关 校准、系统测试、故障诊断和自动ＰＣＴ测试等功能操作。
４结束语
系统经过调试，达到了监控的效果，能自动测试多种 储氢合金的ＰＣＴ曲线。采用计算机控制的ＰＣＴ测试仪， 可以重复可靠地进行测试工作，不仅减轻了手工操作的 强度，同时也提高了测试的精确度，还可以进行吸放氢的 循环寿命测试，成为储氢合金ｌ生能研究的有效仪器。 参考文献
［１］丁福臣，易玉峰．制氢储氢技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社， ２００６：２５２．
ｔｗｅｅｎ ｓｅｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｖｅ，ａｃｃｕｒａｔｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎ ｓｉｍｐｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅａｓｙ
ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｏｆｆｅｒｓ ｐｒｅｃｉｓｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔｓ．
中图分类号：Ｔｂｌ９３０．９
文献标志码：Ｂ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ ｆａｕｌｔ ｏｆ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｕｌｓｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ８９Ｃ５２ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｌ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｕｌｓｅｓ ｗｅｒｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｍｐｈｔｕｄｅ ｗｅｒｅ ｒａｉｓｅｄ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ，ｔｈｅ ｐｕｌｓｅ ｗａｖｅ ｗａｓ ｓｅｎｄｉｎｇ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ．Ｔｈｅ ｗａｖｅ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｗｈｅｎ ｉｔ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ ｂｅ·， ｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｓｅｎｔ ｂａｃｋ ｔｏ ｐｕｌｓｅ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｂｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄ ｂｅ—
ｇ吸放氢测试
丫要寿命测试？
系统测试子程序
吸放氢测试子程序 寿命测试子程序
图４主程序流程图
Ｆｉｇ．４ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ ｍａｉｎ ｐｒｏｇｒａｍ
接收上位机数据中断处理程序主要是响应上位机的命 令控制字，根据当前的测试模式和接收到的命令控制 字来设置相应的状态位。命令控制字存入变量Ａ，若 当前是“系统测试”或“自动ＰＣＴ测试”或“吸放氢测 试”或“寿命测试”模式且Ａ为“ｅ”，则置结束当前步 骤位为１；若当前是“系统测试”或“自动ＰＣＴ测试”或 “吸放氢测试”或“寿命测试”模式且Ａ为“Ｅ”则置结 束当前功能位为１；若Ａ为“Ｔ”则置状态为系统测试 模式；若Ａ为“Ｇ”则置状态为自动ＰＣＴ测试模式，并 接收自动ＰＣＴ参数数据；若Ａ为“ｇ”则置状态为吸放 氢测试模式，并接收吸放氢测试参数数据；若Ａ为“Ｓ”
通信电缆断点故障的测距系统设计于桂音
速度来进行运算。
２硬件设计
测距系统的硬件电路由ＣＰＵ、总线、存储器、发射电
路、接收电路、音频报警驱动电路和外围设备（显示器和
一删 键盘等）组成，其结构如图１所示。 Ｉ发射电路卜
键盘Ｉ，－－ 单片机
毒
ＡＴቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＣ５２ —叫８位７段ＬＥＤ显示
ｌ发射电路卜
－，ｔ ＲＡＭ６２６４
图３脉冲接收电路原理图
Ｆｉｇ．３ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｐｕｌｓｅ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ
３软件设计 系统软件由主程序及中断服务子程序（含显示程
序）组成，主要分为初始化、脉冲波发射、反射波采集、数 据计算、显示处理等几部分。主程序在初始化后，按下 发射键，程序将ＡＴ８９Ｃ５２ ＣＰＵ中的定时器死赋初值，开 始计时，开中断以便接收反射波。为保证获取到反射 波，Ｐ，。端反复发射直至接收到数据为止。转入中断服 务子程序后，关中断，以屏蔽后续反射或干扰波。从定 时器瓦获取从发射至收到反射计算的实际时间ｒ，断点 按式（１）计算。系数用寄存器Ｒ，作分子，寄存器Ｒ２作 分母。显示程序中建立ＣＧＲＡＭ，以汉字方式显示。 ４实验结果
排除电缆故障的前提条件，准确的电缆测距可以缩短 中断请求。单片机系统响应并处理此请求，在线获取
发现故障点的时间，利于快速排除故障，减少损失。由
从发射脉冲波开始到接收反射脉冲波为止的时间ｒ，
于通信电缆的隐蔽性敷设，简单工具无法判定断点故 再经以下公式计算：
障，需采取一定的测试方式和手段来测定断点故障位
（上接第６９页） ０．９２５％没有超过１％，表明该系统测试精度较高。产 生误差的原因是多方面的，但主要原因是由于电缆传 输中的回波损耗及噪声，以及单片机处理速度的影响， 使检测精度受到了一定的限制。
５ 结束语
该测距系统的优点主要体现在：①结构简单，整个 装置采用的都是常见的电子器件，容易形成产品，且价 格便宜；②设计采用的方法原理简单易行，自动化、智 能化的工作过程可大大减少人的工作量，测量结果准 确度高，对温度、适度等环境指标要求不高，环境适应 性强，该装置系统应用于生产实践中，可有效解决电缆
中同轴电缆Ｖ＝２８７ ｍ／ｌ山Ｓ，小同轴电缆Ｖ＝２８０ ｍ／Ｉｘｓ， 为方便单片机计算，在后面的主程序中设定传输速度 Ｖ＝２００ ｍ／ｌ山ｓ，对不同电缆的材料结构用按键调整传输
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万方数据
ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴＩＯＮ Ｖｏｉ．２９ Ｎｏ．２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００８
图１硬件电路结构图
Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ
２．１主要元器件的选择 由于单片机价格低廉，功能优越，因此，用此法实
现自动测量功能性价比高。ＣＰＵ使用目前流行的 ＡＴ８９Ｃ５２单片机，４０个引脚，片内带４ ｋＢ闪烁存储器 ＥＰＲＯＭ和片内带２５６Ｂ ＲＡＭ；提供３２条Ｉ／Ｏ引脚，大 部分可作数字和脉冲输人或输出；２个１６位定时计数 器，对外计数脉冲可使用单片机的Ｐ，。或Ｐ。；６个中断 源，其中Ｐ３．２或Ｐ，，可直接提供外部中断处理；１个可编 程标准串口引脚为Ｂ。和Ｐ，，；时钟频率４～２４ ＭＨｚ 等。数据存储器的选用，因ＡＴ８９Ｃ５２片内ＲＡＭ存储 容量太小，扩展６２６４静态ＲＡＭ芯片作为外部数据存 储器，存储容量８ ｋ×８位。扩展了键盘电路，可实现 对信号参数的设定和调节，适合诸多行业和多种场合 的电缆断点故障的测距。 ２．２显示电路的设计
在实验室条件下，我们用本装置对某一小同轴电 缆和对称电缆各为２ ｋｍ进行了载波模拟测试，所得 显示结果分别是２ ０１８．５ ｍ和２ ０１６．９ ｍ，最大误差为
（下转第７３页）
６９
储氢合金的压力一组成一温度关系测试仪的优化陈通进，等
＝二匕 初始化：
延时
＝Ｉ＝
要阀ｆ３ｔ１作？
）廷∈ 要系统测试？ 廷自巅ＪＰＣＩ测试
系统来控制产生高频脉冲，经结合设备载波送人电缆，
高频信号，此高频信号不易受外界信号干扰；选择脉冲
脉冲波在电缆中传播，遇到高阻的断点、终端点就会发 波在电缆中的传输速度值，该参数按实际经验分析，而
生反射。反射波又经载波电路、差动放大和脉冲整形
且与电缆的材料结构有关。对称电缆Ｖ＝２２０ ｍ／Ｉｘｓ，
修改稿收到日期：２００７—０５一１７。 作者于桂音，男，１９５３年生，１９８２年毕业于山东矿业学院，获学士学 位．副教授：主要研究方向为单片机与嵌入系统应用、电气控制技术。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅ Ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ ｆａｕｌｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｄｉｓｔａｎｃｅ—ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
０ 引言
电路，用接收装置接收反射波。当接收到反射的脉冲 波时，单片机输出端接有一音频放大电路，用声鸣表示
电缆故障是通信行业中的常见故障，电缆测距是 收到回波；同时触发单片机停止计时，并向单片机发出
Ｌ＝Ｖ Ｘ／／２
（１）
置，以进行检修排除故障。本文介绍一种用单片机控 式中：ｙ为脉冲波在电缆中的传输速度；Ｌ为电缆中的
制的载波在线测距电缆断点故障的方法，较之示波器 断点与脉冲波送人端的距离。
观测法、直流电阻电桥法、电容电桥法、脉冲电压法、脉
根据式（１）可算出电缆故障点的准确位置，最后
冲电流法等，它具有在线载波检测、测距精度较高、自
由单片机将运算数据送入显示器显示即可。在测量
动化程度好、操作简便等优点。
中，选择合适的脉冲宽度值可以使测量误差减小。考
１工作原理
虑到脉宽越大则反射脉冲波分辨率越小，以及同轴电 缆的低通特性，为使反射脉冲波保持一定的分辨率并
该测距系统的工作原理是：利用ＡＴ８９Ｃ５２单片机
减小其畸变，按实际经验可将脉冲宽度值设为２ ｔｚｓ的
［２］陈金舟，吴铸，黄太仲，等．稀土储氢合金测试的自动控制系统 设计［Ｊ］．自动化仪表，２００４，２５（１２）：２６—２７，３４．
［３］ＫＡＰＩＳＣＨＫＥ Ｊ，ＨＡＰＫＥ Ｊ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ—ｃｏｍｐｏｓｉ— ｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ ｏｆ ｈｉｇｈ．．ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｌｏｗ．－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｉｄｅｓ［Ｊ］．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ Ｆｌｕｉｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９８，１８ （１）：７０—８１．
通信电缆断点故障的测距系统设计 于桂音
通信电缆断点故障的测距系统设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｉｓｔａｎｃｅ—ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ Ｆａｕｌｔ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃａｂｌｅ
哥诺音
（山东理工大学电气与４－７－工程学院，山东淄博２５５０４９）
摘要：介绍了一种利用低压脉冲反射法测量通信电缆断点故障位置的方法，及８９Ｃ５２单片机建立电缆断点故障的测距系统。通过
该系统控制发射高频脉冲，将脉冲波幅度提高，结合设备载波送入电缆，脉冲波在电缆中传播，遇到高阻的断点、终端点就会发生反
射，反射波又经脉冲接收电路到达该系统。在线获取从发射脉冲波开始到接收反射脉冲波为止的时间，计算出电缆断点故障点的准
确位置。该系统结构简单、操作简便、测距精度较高、应用效果良好。
关键词：电缆脉冲断点故障电路测距系统