复杂可编程逻辑器件CPLDComplexProgrammLogicDevic以其高速、高可靠以及开发便利、规范、能完成任何数字器件功能的优点[1]越来越广泛地应用于电子仪器中。线缆的装置质量的好坏将直接影响电气柜的质量,因此线缆测试是电气柜线缆装置过程中非常重要的环节。线缆快速测试技术是指实时、高效、准确、同时测试多条线缆的连通性能(通断、短路、错接)目前多数电气传动类企业所希望使用的技术[2]本文根据国内外线缆测试技术的发展及生产企业的实际要求,设计了一种新型便携式线缆组快速测试系统。该测试系统采用两块CPLD用于接口电路,从而实现多组线缆(内有多条导线)同时测试,检测线缆的通断、短路和错接情况,进而达到快速检测线缆连通性能的目的2.测试系统工作原理 线缆的连通性是指线缆中任意两根线之间不得短路、断路及错接[3]其他线缆特性测试的基础。电气柜因型号不同,每组线缆的数量不同,多者可达几十条,少者仅有几条。为了使测试系统的应用具有广泛性,本文将CPLD引入设计中,将被测线缆组接于两块基于CPLD接口电路之间。用户通过键盘输入待检测线缆组的图号,然后按开始键后CPLD工作,输入的信号通过被测线缆输出到另一CPLD进行数据信息汇总,然后通过SPISerialPeripherInterfac接口模块将数据传送给单片机进行处理,单片机对比接收和发射的数据,从而判断出线缆组中每条线缆的连接状况,并将测试结果通过液晶显示屏显示。测试系统原理框图如图1所示。不同于双绞线等其他线缆的丈量[4-5]电气柜线缆组具备两端丈量的条件,因此可以采用施加数字信号来实现检测。假设被测线缆组有n条线缆,施加的测试信号为 ,1.引言 随着电子技术的发展。且 返回信号为 且:则线缆连通良好的条件为:例如,测试第一条线缆时,单片机输出给CPLD1#信号为 测试第二条线缆时,输出给CPLD1#信号为 以此类推,经CPLD2#返回到单片机的信号yxn中“1个数与发出信号fxn中“1个数一致且位置对应,说明线缆连通性良好;个数一致但位置不对应,则可知线缆错接;若“1个数多于测试信号中“1个数,说明线缆组中有线缆短路,通过确定返回信号中“1位置即可断定哪几条线缆之间发生了短路;若返回信号中没有“1则说明被测的这条线缆开路。Fig.1Theblockdiagramoftestsystem3.CPLD设计 整个测试系统采用两块CPLDEPM7128一块作为信号源(CPLD1#另一块作为信号采集(CPLD2#CPLD1#主要工作是接收单片机发来的Start和‘CP命令,并以‘CP为触发信号将‘1’进行移位且并行输出(位数与被测线数相等)其内部模块连接图如图2所示[6-7]Fig.2TheconnectofinternmodulinCPLD1#chipCPLD2#主要工作是将由CPLD1#输出的信号经过被测线缆进行采集,且将并行位数转换成串行数据传给单片机进行处理,其内部模块连接图如图3所示,其中包括SST_A ND和CPLD_MCU两个模块[6-7]SST_A ND与门电路的主要作用是只有CPLD2#工作时单片机才能向CPLD1#中输出数据,这样保证数据的可靠性和正确性;CPLD_MCU模块的作用是完成输入数据的并/串转换,将转换好的数据通过SPI接口传送给单片机。值得注意的实际应用时还应在CPLD2#I/O口上增加下拉电阻,以防止采集信号时出错。Fig.3TheconnectofinternmodulinCPLD2#chip4.仿真实验 为验证设计的接口电路是否能够实现系统要求,本文对两块CPLD进行了仿真实验。CPLD1#仿真波形如图4所示。图4CPLD1#仿真波形 Fig.4TheemulwaveofCPLD1#由图4可知,当CPLD1#接收到Start命令后,CP触发信号的作用下,Sign_out端口依次输出(00001000B00010000B00100000B等信号,实现了将‘1’进行移位且并行输出。SST_A ND模块的仿真波形如图5所示,CPLD_MCU仿真波形如图6所示。Fig.5TheemulwaveofSST_A NDmodulFig.6TheemulwaveofCPLD_MCUmodul图5中,SS端的信号来自单片机,当SS端的信号与CPLD1#CP_out端信号皆为高电平时,CPLD2#才可开始采集信号。由图6可知,由CPLD1#输出的8位并行数据(10101101B经Sign_in端口进入CPLD2#CPLD_MCU模块进行转换,MISO端输出为串行数据。通过图 4-图6仿真结果可知,设计的CPLD接口电路能够实现多条线缆的同时丈量。本文设计的CPLD接口电路最多能同时测量64条线缆的连通性能(受CPLD芯片I/O引脚数量的限制)若要同时测试更多线缆,只需更换CPLD芯片即可。5.总结 本文作者创新点:利用CPLD器件I/O接口多的优点,创新地将CPLD引入到线缆测试技术中,实现了多条线缆连通性的同时丈量。仿真实验证明设计思路正确,方案可行,为高效、准确地实现电气柜线缆组的测试提供了新的有效的途径。参考文献 [1]王玉辉.CPLD技术在时差法超声波流量计中的应用[J].微计算机信息.2005218117119[2]叶树青.微电脑在自动测试装置上的应用—D28-1线缆测试仪介绍[J].通信与计算机.1990415[3]杜晓通.智能建筑弱电线缆性能测试仪[J].电子丈量与仪器学报.20021625055[4]李忠晓.一种简易线缆测试仪[J].有线电视技术.200310226970[5]周宏志,王冬青,贾玉兰.时域回波反射法在双绞线测试中的应用[J].电信科学.20042067375[6]MarkZwolinski.DigitSystemDesignwithVHDL[M]. Beijing:PublishHousofElectronIndustry,2002[7]侯伯亨,顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M].
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