单片机在智能建筑网络工程验收中的应用

杨阳+秦建明+吕明+苏桐

摘 要： 在智能建筑网络工程验收中，水平子系统因其网线数量庞大，给配线架端网线来源定位带来难题。基于单片机设计一种可视化百兆网线定位测试器，创新性地实现了百兆网线的来源定位及通信测试一体化，提高了工作效率；单人可操作性，避免传统双人对讲式试线的弊端；检测结果可视化，改善了工作条件。该方法在我院某大楼网络综合布线工程验收中，取得了预期效果，无论是在大型网络工程还是在小型楼层局域网中，都有借鉴意义。

关键词： 网线定位； 网线测试； STC89C54； 智能建筑； 工程验收

中图分类号： TN709?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）20?0098?03

Application of MCU in engineering acceptance of intelligent building network

YANG Yang， QIN Jianming， LV Ming， SU Tong

（Department of Information， Xingcheng Sanatorium of Shenyang Military Area Command， Xingcheng 125105， China）

Abstract： In engineering acceptance of the intelligent building network， the horizontal subsystem brings about a problem of cables positioning on distribution frame due to a large number of network cables. A visualized network cable positioning tester based on MCU was designed， which can realize the integration of network cable source positioning and communication test， improve the working efficiency， and avoid the shortcomings of traditional double?intercom line test because of its single?man operability. The working condition is promoted by the visualization of test results. In the acceptance of network generic cabling engineer of a building in the institute， the expected result was achieved. The application of the visualized network cable positioning tester has a reference significance both in the large network engineering and small local area network.

Keywords： network cable positioning； network cable testing； STC89C54； intelligent building； engineering acceptance

随着智能建筑的兴起，按照国际标准ISO11801楼宇网络综合布线系统的要求，以网络水平子系统最常见的星形拓扑结构为例，每一个网络接入点都必须通过一根独立的网线与上级管理子系统的配线架进行汇聚[1]。然而，对配线架上汇聚所得网线簇进行来源定位显得十分棘手，进而，给工程质量验收和制作十年以上线缆标识[2]造成困难。本文设计的可视化网线定位测试器解决了上述的问题，并在实际工程中得到验证。它由两部分组成：单片机端和房间端。单片机端采用STC89C54通用开发板搭建，节约了开发时间；房间端为按照一定规则制作的10 cm长带水晶头网线，数量依据实际要求而定，一般10个即可。

1 网线定位测试器的原理

100Base?TX标准要求使用2对阻抗为100 Ω的5类非屏蔽8芯双绞线，其中必须使用的内芯为：1号芯（橙白色）、2号芯（橙色）、3号芯（绿白色）、6号芯（绿色）。据此，只需要保证了这4颗内芯处于可靠连通状态，就可以保证此条网线线路达到了100Base?TX通信标准。本文设计思路在于对网线8颗内芯做A，B两类处理：A类是1，2，3，6号芯，用于测试线路是否达标；B类是4，5，7，8号芯，用于定位线路来源。需要特别说明的是本文是基于对绝大部分线路质量充分信任的基础上设计，对线路绝缘层损坏造成线间短路、线间串联、线材质量差内芯自身短路等极端问题，系统亦将在显示部分进行异常提示，但无法给出中间线路具体故障原因，此类极端情况下需要针对性使用网络测试仪[3]并结合现场情况进行断点、故障点位置判断。

1.1 测试原理

检测原理如图1所示，对A类中的4颗内芯施加低电平0信号，经由房间端反馈4位2进制“0000”信号至中间待测线路，在单片机P3口中检测反馈信号，如果对应端口都可以收到低电平0信号，说明1，2，3，6号全部可靠连通。

图1 检测原理

1.2 定位原理

B类中的4颗内芯用来定位，它可以传递4位简单2进制编码，如1010。由于4位2进制编码有15种不同的可辨别状态，可以用来定位15个不同房间，在我院某大楼的实际应用中，每次最多只需同时测试12个房间，因此采用这种简单4位2进制编码可以完全满足要求。整个过程如图2所示。

图2 定位原理

2 硬件设计

2.1 单片机端

单片机端实物图如图3所示，用于获取检测定位信息，并将取得的信息显示出来。模块化精简设计，使用开发板的STC89C54单片机最小系统，含有STC89C54单片机（含晶振震荡电路）模块，8位数码管显示模块和电源模块，并自制了检测接口模块。调用单片机P0和P3口作为输入输出端口[4]，取P3口低电平有效作为输入，连接待测线路；P1口高电平有效作为输出，连接显示模块；8位数码管显示模块采用共阴级显示方式，平时为不显示状态，以节约电能；电源模块采用5 V，0.7 A直流USB供电，外接普通移动电源输入；检测接口模块为兼容RJ45接口。

8位数码管显示规则定义为：高4位用于显示房间号，如显示10，则表示现在正在接受检测的线路来自10号房间端口；低4位用于显示通信测试结果，结果合格则显示“PASS”，不合格则显示“F”，“FF”，“FFF”等（取英文单词“FAIL”的首字母“F”），由于A类芯一共4颗，分别是1，2，3，6号芯，它们刚好可以和数码管的低4位一一进行对应，哪颗芯检测失败，则在对应的数码管上显示“F”，异常提示的代码为“EEEE”（取英文单词“Error”的首字母“E”）。

图3 单片机端实物图

2.2 房间端

用于插入各个房间的网络接入端口，在反馈4位2进制“0000”信号[5]的同时，反馈特定的4位2进制定位编码，供单片机端分析。2进制定位编码与房间号之间的逻辑表如表1所示。

表1 房间端定位编码逻辑表

3 程序设计

采用德国Keil Software公司出品的Keil C51软件的集成开发环境uVision中编写，它提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案[5]。程序流程如图4所示。部分程序代码如下[6]：

#define DataPort P3

sbit LATCH1=P2^2；

sbit LATCH2=P2^3；

void DelayUs2x（unsigned char t）；

void DelayMs（unsigned char t）；

void Display（unsigned char First，unsigned char N）；//显示函数

{

static unsigned char i=0；

DataPort=0；

LATCH1=1；

LATCH1=0；

DataPort=WeiMa[i+First]；

LATCH2=1；

LATCH2=0；

DataPort=TempData[i]；

LATCH1=1；

LATCH1=0；

i++；

if（i==N）

i=0； }

图4 程序流程图

4 结 论

本文提供了一种基于STC89C54单片机的可视化网线定位测试器的设计方法，并依照该设计方法在通用单片机开发板中完成开发，在施工现场复杂环境中完成实际应用，相比传统方法，具有以下明显优势：实现了网线的定位和通信测试同时进行，一体化提高了工作效率；采用人性化数字显示，相比传统方式显示结果更直接；可以单人操作独立完成整个定位测试过程，相比传统方式需要至少2人进行对讲沟通，反复试线，节约了人力成本；单片机采用C语音精简编程，待测网线单根检测时间不超过1 s，相比传统测线器方式，每次测试将节约用时5 s左右，在庞大工程验收中，累计可节约大量时间成本；通用化平台设计，可移植性强。

参考文献

[1] 王公儒.综合布线工程实用技术[M].北京：中国铁道出版社，2011.

[2] 崔浩林.智能化建筑弱电综合布线工程的施工方法及问题分析[J].华东科技，2015（1）：90?91.

[3] 佚名.网络测试仪[EB/OL].[2015?01?07].http：//baike.baidu.com/view/2150536.htm.

[4] 张义和.例说8051[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[5] 王深.基于AT89S52单片机的数字网线测试仪设计[J].福建电脑，2012，28（6）：89?90.

[6] 佚名.Keil[EB/OL].[2015?03?07].http：//www.eechina.com/keyword/Keil.

[7] 宋戈.51单片机应用开发范例大全[M].北京：人民邮电出版社，2010.