CN105425099A - 一种基于无线通讯实现自动查线功能的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无线通讯实现自动查线功能的系统及方法，采用无线通讯方法，与待查线模块之间以无线通讯方式进行对话，既能满足查线要求，又不会费时费力。

Description

一种基于无线通讯实现自动查线功能的系统及方法

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于无线通讯实现自动查线功能的系统及方法，应用于产品检测与调试。

背景技术

查线工作是产品调试之前的一道关键工序，它能防止因接线错误、接线短路造成的电路功能故障或损坏。目前我们的查线方式主要是人力和有线两种方式。人力查线主要是通过人工读取数字多用表的通断指示状态，当被查设备的线缆规模较大时，需要两名以上的操作人员进行查线操作，这种查线方式存在以下缺点：完全依靠人工读取结果费时还容易出错，如果导线有接错的情况发生，靠人工找到接错点，效率低。还有一种自动查线方式，是通过有线连接的方式实现，这种方式消除了人工查线易出错，效率低的问题，但是查线的设备和被测设备必须通过线缆进行连接，导线规模大，应用受限，做线麻烦成本高，应用场合容易受限制，做线不方便，为查线带来极大的麻烦。这严重影响到产品的生产和交付，而且产品和人员的安全也得不到保障。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有查线方式的缺陷和不足，本发明提出一种新型的通过无线通讯实现的查线方法。要解决的主要问题为：设计一种无线通讯方法，该方法与待查线模块之间以无线通讯方式进行对话，既能满足查线要求，又不会费时费力。

技术方案

一种基于无线通讯实现自动查线功能的系统，其特征在于包括主控计算机、无线通信模块1和多个无线通信模块2；主控计算机和无线通信模块1通过串口连接，无线通信模块1和多个无线通信模块2之间采用无线通讯方式；所述的无线通信模块1包括无线收发模块1和MCU1，MCU1与无线收发模块1连接；所述的无线通信模块2包括无线收发模块2、MCU2、CPLD控制2和标准转接头，无线收发模块2与MCU2连接，MCU2与CPLD控制2连接，CPLD控制2与标准转接头连接。

所述的无线收发模块1和无线收发模块2为nRF24L01。

所述的MCU1和MCU2选用51系列的STC12C5A60S2。

一种基于无线通讯实现自动查线方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：主控计算机给MCU1发送查线命令，所述的查线命令包含有地址码和待查线号；

步骤2：MCU1将查线命令解析给无线收发模块1，无线收发模块1将查线命令发送出去；

步骤3：无线通信模块2接收到查线命令，判断查线命令包含的地址码与自己的地址是否吻合，如果吻合，CPLD控制2把高电平输送到与其连接的转接头的待查线上，在此转接头的其他线上如果读这个高电平，说明这两根线是通的。

有益效果

本发明提出的一种基于无线通讯实现自动查线功能的系统及方法，使用无线通讯实现查线功能，应用场合相对于有线查线方式来说不受限制，连接方便，不用做线缆，同时保证了查线的准确无误，节省了人力物力。

附图说明

图1整个系统组成方框图

图2系统原理图1

图3系统原理图2

图4单片机与无线收发模块的通讯原理图

图5主控制计算机操作界面

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

根据需要解决的主要问题，实现本方法需要以下几个部分：MCU+CPLD控制部分、无线收发模块部分、主控制计算机共同完成。

1.MCU+CPLD控制部分。单片机选用51系列的STC12C5A60S2，该系列不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内具有大容量程序存储器，自带高达60KFLASHROOM，并增加了P4口并可位寻址且支持串口程序烧写；CPLD选用EPM570T100C5N，其核心电压3.3V，内部有570个逻辑单元，相当于440个宏单元，输入输出数有76个，最大延迟时间5.4ns，满足系统设计要求。

2.无线收发模块部分。本次发明用的收发模块为nRF24L01，nRF24L01支持多点间通信，最高传输速率达2Mbit/s，嵌入的链路层控制减少了CPLD的复杂性和成本并且提高了数据传输的可靠性，它采用SOC方法设计只需少量外围元件便可组成射频收发电路。nRF24L01没有复杂的通信协议，它完全对用户透明通过一个标准的SPI接口与外围控制器连接，同种产品之间可以自由通信。芯片能耗非常低，如果按照－5dBm的功率发射，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流18mA，具有多种低功率的工作模式，节能设计更加方便。所以nRF24L01是业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的低成本射频系统级芯片。

3.主控制计算机。本系统主控计算机上编有相应的软件界面，方便用户查询和操作。

参照图1所示，首先要把待测设备的转接头1到转接头n依次定义好，顺序不能变，因为每个转接头所接的标准板被赋予了唯一的通信地址，并把转接头依次和标准板对接(有几个待测插头配置几个标准板)，上图黑色框内为标准板上包含的内容(无线收发模块2、MCU2、CPLD控制2、标准转接头)，与主控计算机串口相连板子(无线收发模块1、MCU1、串口)是用来沟通主控计算机和其他转接头相连的无线通信模块。主控计算机通过串口发出“开始查线”命令时，此命令包含有地址码和被查导线的线号，MCU1把命令解析给无线收发模块1，无线收发模块1把无线命令发送出去给其他无线收发模块，转接头1到转接头n对接的标准板都接到指令，他们各自的MCU2根据命令判断主控计算机发出的地址码是否和自己的地址吻合，如果吻合，说明此命令是发给自己的(不吻合就不是发给自己的，不管这条指令)，根据要查的线号，MCU2通知CPLD控制2要把高电平送到这个要查线的转接头的这条线上，此时，在此转接头的其他线上要读这个高电平，能读到高电平说明这两根线是通的，程序自动报告结果给主控计算机记录数据，这条线查完主控计算机自动通知MCU1按顺序依次向下扫描转接头2，……转接头n，直到转接头n的最后一根线，扫描完成，则系统查线完毕。下面是自动查线的具体流程：

1.计算机主机发送“开始查线”命令，

2.与各个插头相连的标准板上的无线收发模块2同时接收到开始的命令。

3.“开始查线”命令的识别号和编号为1的识别号相匹配。

4.插头1的无线收发模块2开始工作

(1)片选插头1收发模块上的CPLD控制2(它的作用是两个一对多模拟开关)，准备开始工作.

(2)MCU2由引脚P3.7输出信号高电平。p1.0—P1.7做为EPM570T100C5N(模拟开关)地址选择端口。可选择开关通道为2⁸＝256个。(前128为输出开关。公共端口和P3.7相连；后128是输入开关，公共端口和P3.5相连).

(3)

a.首先置P1＝0X00,选择第一个开关导通，这时p3.7的输出信号会经过模拟开关送到插头1的1#端子，经过待查设备的内部接线会把信号送到插头1的各个端子(如果接线联通的话)，P3.5是单片机的输入信号，置P1＝0X81选通插头1的2#端子与单片机P3.5之间的模拟开关，这时如果P3.5为高电平(初始状态为低电平)，说明插头1的1#端子和2#端子是相通的(保存数据到与插头1相连的标准板的MCU1)。类似再查1#端子与3#端子，1#端子与4#端子……直至把插头1的1#端子与插座1的其它端子之间的关系查完为止。(把保存在与插头1相连的标准板的MCU1的数据无线发送到计算机主机，计算机主机记录数据，此MCU1清除数据)，

b.类似再查插头1的2#端子与其它端子之间的联通关系。(1#端子和2#端子在这一步就可省略)

c.类似，再查插头1其它端子情况。

以上是插头1的自查情况。

(4)

a.插头1的无线收发模块2发指令让插头2的收发模块2开始工作。

b.选通插头1的1#端子和插头2的1#端子相连(如果接通存储数据)然后是插头1的1#端子和插头2的2#端子相连；插头1的1#端子和插头2的3#端子相连……直至把插头1的1#端子与插头2的所有端子联通情况扫完为止。

c.然后是扫描插头1的2#端子与插头2的所有端子联通情况。

(5)依次类推插头1的收发模块2发指令让插头3收发模块2开始工作

扫描插头1所有端子和插头3所有端子的连接情况。

……直至插头1和所有插头的情况查完。然后给主机报指令，插头1查完。

5.主机发指令让插头2收发模块2开始工作

扫描插头2和其它插头联接情况。(这一步可省略和插头1的情况)

6.主机发指令让插头3收发模块2开始工作

扫描插头3和其它插头联接情况。直至所有插头工作完。

如图2和3所示，当无线收发器nRF24L01收到外部数据时，以中断方式通知MCU；MCU响应中断，将数据送入BUF_RX；MCU在任务空闲时，将BUF_RX中的数据经串口送宿主机，完成无线数据的接收过程。

当工控机需要发送数据时，经串口以中断方式通知MCU；MCU响应中断，将数据送入BUF_TX；MCU在nRF24L01接收数据空闲时，将BUF_TX中的数据送nRF24L01发出，完成数据的无线发送过程。

nRF24L01通过SPI接口和外部控制器件如MCU进行数据交换，其SPI协议是MSB在前，LSB在后。如果要读写多个字节，先读写低字节。CE作为片选端，它与CONFIG寄存器的PWR_UP和PRIM_RX位组合用于选择芯片的工作方式；CSN为芯片内部SPI硬件接口的使能端，低电平有效；SCK为SPI的时钟输入端，MOSI为SPI接口的数据输入端，MISO为SPI接口的数据输出端，IRQ为中断请求端，与单片机的外部中断1相连，当nRF24L01产生中断后IRQ将置低，单片机检测到此中断后通过程序得知其与nRF24L01无线射频模块的数据收发情况。通过单片机与无线通讯模块的硬件连接，从而实现模式控制和数据交换。

如图4所示，为主控计算机操作界面，人机界面简单明确，操作方便。打开主控计算机操作界面，选择要查线的项目代号，点击“开始查线”，直到工控机操作界面弹出“查线完毕”，点击“保存数据”则系统自动保存此次查线数据结果至操作人员自定义的目录文件夹下。“输入线号”对话框内可以输入想要具体查询的线号，点击“开始检测”则系统自动检测想要具体查询的线。

Claims (4)

1.一种基于无线通讯实现自动查线功能的系统，其特征在于包括主控计算机、无线通信模块1和多个无线通信模块2；主控计算机和无线通信模块1通过串口连接，无线通信模块1和多个无线通信模块2之间采用无线通讯方式；所述的无线通信模块1包括无线收发模块1和MCU1，MCU1与无线收发模块1连接；所述的无线通信模块2包括无线收发模块2、MCU2、CPLD控制2和标准转接头，无线收发模块2与MCU2连接，MCU2与CPLD控制2连接，CPLD控制2与标准转接头连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线通讯实现自动查线功能的系统，其特征在于所述的无线收发模块1和无线收发模块2为nRF24L01。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线通讯实现自动查线功能的系统，其特征在于所述的MCU1和MCU2选用51系列的STC12C5A60S2。

4.一种权利要求1所述的系统实现的基于无线通讯实现自动查线方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：主控计算机给MCU1发送查线命令，所述的查线命令包含有地址码和待查线号；

步骤2：MCU1将查线命令解析给无线收发模块1，无线收发模块1将查线命令发送出去；

步骤3：无线通信模块2接收到查线命令，判断查线命令包含的地址码与自己的地址是否吻合，如果吻合，CPLD控制2把高电平输送到与其连接的转接头的待查线上，在此转接头的其他线上如果读这个高电平，说明这两根线是通的。