單片機在智能建筑網(wǎng)絡(luò)工程驗收中的應(yīng)用

楊陽+秦建明+呂明+蘇桐

摘 要： 在智能建筑網(wǎng)絡(luò)工程驗收中，水平子系統(tǒng)因其網(wǎng)線數(shù)量龐大，給配線架端網(wǎng)線來源定位帶來難題?；趩纹瑱C設(shè)計一種可視化百兆網(wǎng)線定位測試器，創(chuàng)新性地實現(xiàn)了百兆網(wǎng)線的來源定位及通信測試一體化，提高了工作效率；單人可操作性，避免傳統(tǒng)雙人對講式試線的弊端；檢測結(jié)果可視化，改善了工作條件。該方法在我院某大樓網(wǎng)絡(luò)綜合布線工程驗收中，取得了預(yù)期效果，無論是在大型網(wǎng)絡(luò)工程還是在小型樓層局域網(wǎng)中，都有借鑒意義。

關(guān)鍵詞： 網(wǎng)線定位； 網(wǎng)線測試； STC89C54； 智能建筑； 工程驗收

中圖分類號： TN709?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 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

隨著智能建筑的興起，按照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11801樓宇網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)的要求，以網(wǎng)絡(luò)水平子系統(tǒng)最常見的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為例，每一個網(wǎng)絡(luò)接入點都必須通過一根獨立的網(wǎng)線與上級管理子系統(tǒng)的配線架進行匯聚[1]。然而，對配線架上匯聚所得網(wǎng)線簇進行來源定位顯得十分棘手，進而，給工程質(zhì)量驗收和制作十年以上線纜標(biāo)識[2]造成困難。本文設(shè)計的可視化網(wǎng)線定位測試器解決了上述的問題，并在實際工程中得到驗證。它由兩部分組成：單片機端和房間端。單片機端采用STC89C54通用開發(fā)板搭建，節(jié)約了開發(fā)時間；房間端為按照一定規(guī)則制作的10 cm長帶水晶頭網(wǎng)線，數(shù)量依據(jù)實際要求而定，一般10個即可。

1 網(wǎng)線定位測試器的原理

100Base?TX標(biāo)準(zhǔn)要求使用2對阻抗為100 Ω的5類非屏蔽8芯雙絞線，其中必須使用的內(nèi)芯為：1號芯（橙白色）、2號芯（橙色）、3號芯（綠白色）、6號芯（綠色）。據(jù)此，只需要保證了這4顆內(nèi)芯處于可靠連通狀態(tài)，就可以保證此條網(wǎng)線線路達(dá)到了100Base?TX通信標(biāo)準(zhǔn)。本文設(shè)計思路在于對網(wǎng)線8顆內(nèi)芯做A，B兩類處理：A類是1，2，3，6號芯，用于測試線路是否達(dá)標(biāo)；B類是4，5，7，8號芯，用于定位線路來源。需要特別說明的是本文是基于對絕大部分線路質(zhì)量充分信任的基礎(chǔ)上設(shè)計，對線路絕緣層損壞造成線間短路、線間串聯(lián)、線材質(zhì)量差內(nèi)芯自身短路等極端問題，系統(tǒng)亦將在顯示部分進行異常提示，但無法給出中間線路具體故障原因，此類極端情況下需要針對性使用網(wǎng)絡(luò)測試儀[3]并結(jié)合現(xiàn)場情況進行斷點、故障點位置判斷。

1.1 測試原理

檢測原理如圖1所示，對A類中的4顆內(nèi)芯施加低電平0信號，經(jīng)由房間端反饋4位2進制“0000”信號至中間待測線路，在單片機P3口中檢測反饋信號，如果對應(yīng)端口都可以收到低電平0信號，說明1，2，3，6號全部可靠連通。

圖1 檢測原理

1.2 定位原理

B類中的4顆內(nèi)芯用來定位，它可以傳遞4位簡單2進制編碼，如1010。由于4位2進制編碼有15種不同的可辨別狀態(tài)，可以用來定位15個不同房間，在我院某大樓的實際應(yīng)用中，每次最多只需同時測試12個房間，因此采用這種簡單4位2進制編碼可以完全滿足要求。整個過程如圖2所示。

圖2 定位原理

2 硬件設(shè)計

2.1 單片機端

單片機端實物圖如圖3所示，用于獲取檢測定位信息，并將取得的信息顯示出來。模塊化精簡設(shè)計，使用開發(fā)板的STC89C54單片機最小系統(tǒng)，含有STC89C54單片機（含晶振震蕩電路）模塊，8位數(shù)碼管顯示模塊和電源模塊，并自制了檢測接口模塊。調(diào)用單片機P0和P3口作為輸入輸出端口[4]，取P3口低電平有效作為輸入，連接待測線路；P1口高電平有效作為輸出，連接顯示模塊；8位數(shù)碼管顯示模塊采用共陰級顯示方式，平時為不顯示狀態(tài)，以節(jié)約電能；電源模塊采用5 V，0.7 A直流USB供電，外接普通移動電源輸入；檢測接口模塊為兼容RJ45接口。

8位數(shù)碼管顯示規(guī)則定義為：高4位用于顯示房間號，如顯示10，則表示現(xiàn)在正在接受檢測的線路來自10號房間端口；低4位用于顯示通信測試結(jié)果，結(jié)果合格則顯示“PASS”，不合格則顯示“F”，“FF”，“FFF”等（取英文單詞“FAIL”的首字母“F”），由于A類芯一共4顆，分別是1，2，3，6號芯，它們剛好可以和數(shù)碼管的低4位一一進行對應(yīng)，哪顆芯檢測失敗，則在對應(yīng)的數(shù)碼管上顯示“F”，異常提示的代碼為“EEEE”（取英文單詞“Error”的首字母“E”）。

圖3 單片機端實物圖

2.2 房間端

用于插入各個房間的網(wǎng)絡(luò)接入端口，在反饋4位2進制“0000”信號[5]的同時，反饋特定的4位2進制定位編碼，供單片機端分析。2進制定位編碼與房間號之間的邏輯表如表1所示。

表1 房間端定位編碼邏輯表

3 程序設(shè)計

采用德國Keil Software公司出品的Keil C51軟件的集成開發(fā)環(huán)境uVision中編寫，它提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案[5]。程序流程如圖4所示。部分程序代碼如下[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）；//顯示函數(shù)

{

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； }

圖4 程序流程圖

4 結(jié) 論

本文提供了一種基于STC89C54單片機的可視化網(wǎng)線定位測試器的設(shè)計方法，并依照該設(shè)計方法在通用單片機開發(fā)板中完成開發(fā)，在施工現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境中完成實際應(yīng)用，相比傳統(tǒng)方法，具有以下明顯優(yōu)勢：實現(xiàn)了網(wǎng)線的定位和通信測試同時進行，一體化提高了工作效率；采用人性化數(shù)字顯示，相比傳統(tǒng)方式顯示結(jié)果更直接；可以單人操作獨立完成整個定位測試過程，相比傳統(tǒng)方式需要至少2人進行對講溝通，反復(fù)試線，節(jié)約了人力成本；單片機采用C語音精簡編程，待測網(wǎng)線單根檢測時間不超過1 s，相比傳統(tǒng)測線器方式，每次測試將節(jié)約用時5 s左右，在龐大工程驗收中，累計可節(jié)約大量時間成本；通用化平臺設(shè)計，可移植性強。

參考文獻

[1] 王公儒.綜合布線工程實用技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[2] 崔浩林.智能化建筑弱電綜合布線工程的施工方法及問題分析[J].華東科技，2015（1）：90?91.

[3] 佚名.網(wǎng)絡(luò)測試儀[EB/OL].[2015?01?07].http：//baike.baidu.com/view/2150536.htm.

[4] 張義和.例說8051[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[5] 王深.基于AT89S52單片機的數(shù)字網(wǎng)線測試儀設(shè)計[J].福建電腦，2012，28（6）：89?90.

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

[7] 宋戈.51單片機應(yīng)用開發(fā)范例大全[M].北京：人民郵電出版社，2010.