基于ARM的电缆接线盒监控系统的研究与实现

论文摘要

一般指令电话系统的电缆连接方式有一个显著的特点,即系统中的所有终端通过接线盒采用并联方式连接在系统的指令和通话总线上。由于使用的是普通通信电缆接线盒,在系统出现终端或电缆短路故障时,必须安排人员到现场逐个检查终端和接线盒,直至找到故障并给予排除,系统才能恢复正常使用,故障的处理过程是既费时又费力。本课题将嵌入式系统应用到电缆接线盒监控系统中,该系统由上位控制器、智能接线盒组成,它能按预设的程序定时自动检测电缆状态,一旦出现上述故障,它就能通过电控开关迅速将有故障的终端或电缆从系统中分离出去,以保持通信系统的正常运行。本文的主要研究工作集中在智能接线盒的研制。智能接线盒主要由控制模块、串行通信模块、电缆线间阻抗测试模块、电控开关等组成,其中控制模块主要由微处理器、复位电路、系统时钟、电源组成,串行通信模块主要由FSK调制器电路、耦合电路、FSK解调器电路、自动增益控制AGC电路、有源带通滤波器组成,电缆线间阻抗测试模块主要由函数信号发生电路、交流小电流恒流源电路、采样电路、交流信号精密检波器组成。根据交流小电流恒流源电路输出的恒定电流,电缆线间阻抗测试模块中的采样电路对电缆的线间阻抗进行测试,得到的电压信号经阻抗匹配器有效隔离,最终由交流信号精密检波器处理后送入控制模块进行A/D转换。各模块的功能实现由基于ARM的微处理器LPC2138控制,智能接线盒与上位控制器的通信采用基于Modbus通信协议的串行通信经FSK调制后进行通信。对线路阻抗的测量采用交流小电流恒流源电路及有关算法加以进行。本课题为在工业通信专用电话线上远程监控进行了有效的探索,为今后在工业通信系统中大规模地实现远程监控奠定了理论和实践基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 电缆短路故障的检测
• 1.3 基于ARM的嵌入式系统
• 1.3.1 嵌入式系统简介
• 1.3.2 嵌入式实时操作系统
• 1.4 论文结构
• 1.4.1 论文的具体工作
• 1.4.2 论文结构安排
• 第2章 系统的总体架构设计
• 2.1 系统设计原则
• 2.2 系统的总体方案设计
• 2.2.1 系统的目标
• 2.2.2 系统的设计要求
• 2.2.3 系统的功能
• 2.3 系统的总体架构
• 2.4 系统的软硬件总体规划
• 2.4.1 硬件规划
• 2.4.2 软件规划
• 第3章 智能接线盒的硬件设计
• 3.1 智能接线盒的架构
• 3.2 智能接线盒的硬件模块
• 3.2.1 控制模块
• 3.2.2 串行通信模块
• 3.2.3 电缆线间阻抗测试模块
• 第4章 基于μC/OS-Ⅱ的智能接线盒的实现
• 4.1 μC/OS-Ⅱ操作系统及移植
• 4.2 主函数
• 4.3 串行通信任务
• 4.3.1 Modbus通信协议
• 4.3.2 串行通信
• 4.4 电缆状态的检测任务
• 4.4.1 A/D转换初始化程序
• 4.4.2 A/D采样程序
• 4.4.3 计算阻值程序
• 第5章 调试
• 5.1 FSK调制解调器调试
• 5.2 软件的调试环境
• 5.3 软硬件的综合测试
• 5.3.1 数据采集功能测试
• 5.3.2 数据处理功能测试
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢