基于MSP430的电子电工线缆端接实训平台设计

陈朝俊

摘 要：本文设计开发一种电子电工线缆端接实训平台。该平台能够进行电子电工线缆、音频视频线缆的压接、铰接、端接等实训，让学生掌握相关操作技能。平台使用MSP430单片机进行控制，通过高速ADC检测学生端接过程中的线缆短路、断路、接触不良等故障。根据课程需求设计相应的实训模块，能满足电子信息类课程线缆端接、连接实训需要，达到良好的实训效果。通过该电子电工线缆端接实训平台的设计，可以更好的为广大的学生提供电工线缆、音频视频线缆的压接、铰接、端接等项目的实训机会，让学生的实践能力得到提升。

关键字：MSP430单片机 A/D转换 线缆端接 实训平台

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）2（c）-0000-00

目前我系物联网应用技术、通信技术、计算机网络技术专业开设有电工电子技术、物联网工程布线技术、网络工程施工等课程，这些课程除了需要掌握一定的工程设计、管理和实施能力外，还需要掌握扎实的操作技能。针对上述课程我系建设有相应实训室进行操作技能实训，基本能满足课程实训要求。但是经过一段时间的教学后发现有部分教学内容实训室缺少对应合适的操作训练，其中较为突出的是缺少专门的电线、电缆、信号线缆端接实训平台。因此设计开发一种电子电工线缆端接实训平台，该平台能够进行电子电工线缆、音频视频线缆的压接、铰接、端接等实训，让学生掌握相关操作技能。

1 平台工作原理

实训平台前台操作面板放置线缆端接模块，后台使用MSP430F149单片机进行控制，能够检测学生端接过程中的线缆短路、断路、接触不良等故障。MSP430 系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器， MSP430F149采用1.8～3.6V低电压，集成了看门狗（WDT）、2个16位定时器、2个USTRA、1个12位ADC，ADC转换器具有较高的转换速率，最高可达200Kb/s。

实训平台系统结构图如图1所示。平台由前面板线缆端接模块、单片机控制模块、Led灯指示模块和字符显示模块组成。前面板端接模块设置多组端接点，每组端接点用于实训线缆端接。单片机循环检测端接模块各通道，如果出现线缆连接断路或接触不良情况，控制对应通道Led灯将闪烁，并发送信息到点阵字符显示屏显示问题通道号及故障原因。

2 平台功能模块

2.1 线缆端接模块

线缆端接模块原理图如图2所示。实训平台前面板端接模块每一组有两个端接点，根据实训内容不同，端接点接口形式有接线柱、栅栏式接线端子、BNC/RCA音视频插座等。端接点一端接参考电压，另一端接单片机外部ADC通道，可以高速多次采集8个端接点电压。实训时学生做好线缆端子，连接到端接点上，当端接模块两端线缆连接正确并良好接触时，单片机检测电压与参考电压相同，控制对应通道Led灯点亮。当线缆接触不良时，单片机多次检测的电压与参考电压不一致，控制对应通道Led灯闪烁。

2.2 字符显示模块

使用12864液晶显示器模块进行字符显示，由行驱动器/列驱动器及128×64 全点阵液晶显示器组成，可以显示8×4 个（16×16 点阵）汉字或者显示16×4个（8×16 点阵）ASCII码。12864液晶显示器有带字库和不带字库两种版本，由于本设计不需要显示图形及生僻字，所以采用自带字库的液晶显示模块进行显示。

3 软件程序设计

本系统使用IAR Embedded Workbench IDE for MSP430进行软件开发，该开发环境集成了 C/C++编译器和调试器、能进行硬件仿真。

3.1 软件流程

系统软件流程如图3所示，系统上电后先进行初始化操作，然后等待接线完成并按下检测键，开启序列通道多次转换。转换完成后读取各通道转换结果，分别判断各通道多次检测结果是否与参考电压一致，如果一致则说明端接良好，单片机控制对应通道LED灯常亮，如果检测到电压值为0，则说明链路断路，LED灯不亮，液晶显示该通道断路，否则说明多次检测到的值不一致，线缆端接接触不良。

3.2 ADC检测程序设计

使用MSP430单片机ADC进行电压检测，ADC12可以选择多个通道的模拟输入，模拟多路通道包括了8 路外部信号通道（A0～A7）和4 路内部信号通道。为了提高检测精度，使用序列通道多次转换模式，

下面为部分ADC转换设置程序：

P6SEL |= 0x01； // 使能ADC通道

ADC12CTL0 = ADC12ON+SHT0_8+MSC； // 打开ADC，设置采样时间

ADC12MCTL0 |= INCH_0 + SREF_0；

ADC12CTL1 = SHP+CONSEQ_2； // 使用采样定时器

ADC12IE = 0x01； // 使能ADC中断

ADC12CTL0 |= ENC； // 使能转换

ADC12CTL0 |= ADC12SC； // 开始转换

4 结语

本文设计开发一种电子电工线缆端接实训平台，使用MSP430单片机进行控制，通过高速ADC检测学生端接过程中的线缆短路、断路、接触不良等故障。先对系统总体结构进行了概要设计，然后对各功能模块进行详细设计，以及软件设计及程序编写，在实验板上进行了安装调试。通过模拟线缆端接不同故障情况，检验平台运行情况，实验结果表明该电子电工线缆端接实训平台能够正确识别线缆端接实训中短路、断路、接触不良等故障，并将故障情况进行显示。

参考文献

[1] 王文庆.16位单片机原理及应用：基于MSP430 [M].北京：人民邮电出版社，2014.

[2] 李艳红.基于MSP430的便携式脉搏测试仪系统的设计与实现[J]，电子技术与软件工程，2014（7）：111-112.

[3] 郭建强，郑彪，王黎，高晓蓉，王泽勇. 基于MSP430的便携式数据采集器及信号发生器[J].信息技术，2012（5）：125-129.

[4] 唐文涛.基于MSP430单片机的H2S检测仪的设计[J].荆楚理工学院学报，2014（4）：47-51.