基于STC89C58單片機(jī)的網(wǎng)線測試儀設(shè)計(jì)

廣州市增城區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)校　溫亮泉

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基于STC89C58單片機(jī)的網(wǎng)線測試儀設(shè)計(jì)

廣州市增城區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)校溫亮泉

【摘要】本文介紹了基于STC89C58RD+單片機(jī)的網(wǎng)線測試儀的硬件和程序的設(shè)計(jì)方法。本網(wǎng)線測試儀采用紅綠雙色數(shù)碼管，能直觀的顯示所測網(wǎng)線芯線的通路、開路、短路和芯線順序錯(cuò)亂，可廣泛應(yīng)用于檢驗(yàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)線。本電路結(jié)構(gòu)簡單、方便使用、成本低、功能齊全。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)線測試儀；雙色數(shù)碼管；網(wǎng)線

1　引言

隨著社會(huì)信息化時(shí)代的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深入到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)給人們的生活帶來了方便、快捷，網(wǎng)上購物、娛樂、餐飲等等。網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)離不開相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)線是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中最常用到的材料，網(wǎng)線制作的好壞會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的速度和質(zhì)量，因此網(wǎng)線好壞的快速檢測就至關(guān)重要了。市場上也有很多網(wǎng)線測試儀，但網(wǎng)線好壞的指示不太直觀，只是大概知道網(wǎng)線的芯線有沒有連通，而對網(wǎng)線具體故障現(xiàn)象的檢測不太明顯。

本文介紹新型網(wǎng)線測試儀是基于STC89C58RD+單片機(jī)和紅綠雙色數(shù)碼的設(shè)計(jì)方案，可以測量網(wǎng)線芯線的正確連通、短路、開路、芯線順序的錯(cuò)誤連接等，并有兩排八個(gè)一位紅綠雙色數(shù)碼管的顏色指示，數(shù)碼管顯示綠色時(shí)表示網(wǎng)線中芯線按序號(hào)接線正確；顯示紅色時(shí)表示網(wǎng)線中芯線錯(cuò)誤連接；如果沒有顯示，則表示該序號(hào)芯線連接斷開；若數(shù)碼管紅色顯示“-”，表示網(wǎng)線中芯線連接短路。直觀實(shí)用，大大方便了網(wǎng)絡(luò)管理員用以快速檢修網(wǎng)線。

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及分析

根據(jù)新型網(wǎng)線測試儀的功能要求，其硬件電路應(yīng)該包含電源電路、單片機(jī)控制電路、RJ45網(wǎng)線插座、八位移位寄存器74HC595、反相驅(qū)動(dòng)器ULN2803APG和紅綠雙色數(shù)碼管顯示電路等。網(wǎng)絡(luò)測試儀的電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。在RJ45網(wǎng)線插座1和2插入待測網(wǎng)線，測的結(jié)果送到紅綠雙色數(shù)碼管去顯示。

圖1　網(wǎng)線測試儀的電路總體設(shè)計(jì)框圖

2.1單片機(jī)STC89C58RD+控制電路

單片機(jī)STC89C58RD+選擇PQFP-44封裝，具有體積小，重量輕，功耗低、工作可靠、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。有32KB片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，1280B內(nèi)部RAM，36個(gè)I/O端口，除P0、P1、P2和P3四個(gè)I/O端口外，還具有P4口，均可進(jìn)行位尋址，比普通的單片機(jī)還多兩個(gè)外部中斷P4.2/INT3，P4.3/INT2，能夠滿足電路設(shè)計(jì)的要求，而且還留有足夠端口為以后擴(kuò)展功能的需要。

2.2網(wǎng)線插座連接電路

RJ45網(wǎng)線插座有二個(gè)，每個(gè)有8個(gè)引腳，一個(gè)直接連接單片機(jī)的P0口，另一個(gè)連接P2口，用以連接待測網(wǎng)線。

2.3紅綠雙色數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示電路

數(shù)碼管顯示電路采用16個(gè)一位0.56英寸的紅綠雙色共陰數(shù)碼管，一個(gè)RJ45網(wǎng)線插座的狀態(tài)用8個(gè)雙色數(shù)碼管顯示，另一個(gè)RJ45網(wǎng)線插座的狀態(tài)用另外8個(gè)雙色數(shù)碼管顯示。網(wǎng)線的每一條芯線一端用一個(gè)數(shù)碼管指示，可以按順序顯示數(shù)字1～8，綠色代表網(wǎng)線芯線連接是正確的，紅色或沒有顯示代表網(wǎng)線芯線連接是錯(cuò)誤的。

圖2　一組8個(gè)雙色數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示電路

一個(gè)雙色數(shù)碼管有8個(gè)段碼信號(hào)引腳和2個(gè)紅綠位碼信號(hào)引腳，數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，把一組8個(gè)雙色數(shù)碼管的相同段碼信號(hào)引腳并聯(lián)在一起，那么一組8個(gè)雙色數(shù)碼管就有24個(gè)信號(hào)引腳，二組雙色數(shù)碼管總共48個(gè)信號(hào)。單片機(jī)STC89C58RD+總共才36個(gè)I/O端口，連接RJ45網(wǎng)絡(luò)插座已經(jīng)用去16個(gè)I/O端口，很明顯用單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)雙色數(shù)碼管是不夠端口。為了節(jié)省單片機(jī)I/O端口，我們增加硬件設(shè)備：6個(gè)八位移位寄存器74HC595和4個(gè)反相驅(qū)動(dòng)器ULN2806APG，利用數(shù)據(jù)的串行通訊來解決這些問題。采用集成74HC595，只需要單片機(jī)的3個(gè)I/O端口，一個(gè)用于傳送數(shù)據(jù)（Ds），一個(gè)用于輸出移位寄存器時(shí)鐘脈沖（SH_cp），一個(gè)用于輸出存儲(chǔ)器時(shí)鐘脈沖（ST_cp）。集成74HC595的作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行通訊，每一個(gè)集成74HC595連接數(shù)碼管的8個(gè)數(shù)碼管的段碼信號(hào)引腳、或8個(gè)數(shù)碼管的紅色位碼信號(hào)引腳、或8個(gè)數(shù)碼管的綠色位碼信號(hào)引腳。單片機(jī)輸出的數(shù)據(jù)從一個(gè)74HC595的14腳（DS）輸入、9腳（Q7‘）輸出，傳送到另一個(gè)74HC595的14腳（DS）輸入、9腳（Q7′）輸出，一個(gè)集成一個(gè)集成傳送。74HC595還具有存儲(chǔ)器功能，輸出到數(shù)碼管的信號(hào)能夠鎖存，數(shù)碼管顯示就不會(huì)閃爍。反相驅(qū)動(dòng)器ULN2806APG是連接數(shù)碼管的位碼，用于增大負(fù)載驅(qū)動(dòng)電流，保證不會(huì)因?yàn)轵?qū)動(dòng)太多數(shù)碼管而影響正常顯示。一組8個(gè)雙色數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示電路如圖2所示。

2.4串口通訊電路

串口通訊電路主要用于向單片機(jī)下載程序。網(wǎng)線測試儀使用的單片機(jī)是PQFP-44封裝，是貼片安裝的，一旦裝在電路板上，就不方便拿下來下載程序。為了方便下載程序，方案有二種。方案一是采用集成MAX232和DB9串口焊板座，集成MAX232的7腳和8腳連接DB9串口焊板座，9腳和10腳分別連接單片機(jī)5腳（P3.0/RXD）和7腳（P3.1/TXD）。這種方案需要一條九針串口線或USB轉(zhuǎn)串口線即可下載程序，但需要在電路板上加裝元件，占用電路板的位置。方案二是直接用單排插針與單片機(jī)5腳（P3.0/RXD）和7腳（P3.1/TXD）相連，可以用一條USB轉(zhuǎn)TTL線下載程序，不用在電路板上加元件。在此我們選擇方案二。

圖3　網(wǎng)線測試儀程序設(shè)計(jì)流程圖

3　系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)

網(wǎng)線測試儀的程序設(shè)計(jì)流程圖如圖3。網(wǎng)絡(luò)測試儀的程序設(shè)計(jì)主要包括二大部分，一部分是網(wǎng)線檢測程序，檢測有無插入網(wǎng)線和接入的網(wǎng)線芯線的狀態(tài)；第二部分雙色數(shù)碼管顯示程序，將檢測的結(jié)果送去顯示。

網(wǎng)線檢測過程的程序設(shè)計(jì)：信號(hào)檢測是按網(wǎng)線一端芯線序號(hào)1～8順序排列的8條線與單片機(jī)P0口的8個(gè)I/ O端口連接，網(wǎng)線另外一端芯線序號(hào)1～8順序排列的8條線與單片機(jī)P2口的8個(gè)I/O端口連接。由P0口發(fā)送一組數(shù)據(jù)，經(jīng)過網(wǎng)線到單片機(jī)P2口接收，當(dāng)P2口接收到的數(shù)據(jù)與P0口發(fā)送的數(shù)據(jù)相同時(shí)說明網(wǎng)線中的芯線接線正確，然后單片機(jī)P2口也發(fā)送一組和P1口同樣的數(shù)據(jù)再驗(yàn)證結(jié)果是否正確，經(jīng)過單片機(jī)P0口和P2口雙向檢測后，可以確定檢測出來的結(jié)果是準(zhǔn)確無誤的。

顯示程序采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描編程，將一組8個(gè)雙色數(shù)碼管的相同段碼信號(hào)引腳并聯(lián)在一起，由輸入位碼信號(hào)去控制哪位數(shù)碼管顯示，這樣就不用每個(gè)數(shù)碼管配一個(gè)鎖存器或占用單片機(jī)的很多I/O端口，大大簡化了電路。編程時(shí)輪流向各個(gè)數(shù)碼管送出段碼和相應(yīng)的位碼，利用數(shù)碼管的余輝和人眼視覺殘留的作用，使人的眼睛看到各個(gè)數(shù)碼管好象是同時(shí)在顯示（如圖3所示）。

4　結(jié)束語

本文介紹了基于STC89C58RD+為核心芯片的網(wǎng)絡(luò)測試儀硬件和程序的設(shè)計(jì)，對雙色數(shù)碼管顯示等電路進(jìn)行了具體分析，并提供了程序設(shè)計(jì)的思路，經(jīng)過硬件測試與程序調(diào)試，制作出實(shí)物并通過實(shí)際應(yīng)用。可以方便快捷檢測網(wǎng)線，直觀顯示檢測結(jié)果，受到了廣大使用者的歡迎。今后還可以進(jìn)一步將雙色數(shù)碼顯示電路改為液晶顯示，并增加電路其它功能，這樣電路更加簡單，功能更加齊全，產(chǎn)品更加小型化，攜帶更加方便，使用更加廣泛。通過該網(wǎng)線測試儀的設(shè)計(jì)和使用，為同類型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供了一定的借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)

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