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基于嵌入式平臺的網(wǎng)絡(luò )化OTDR模擬訓練系統設計論文
針對教學(xué)訓練中的實(shí)際困難，采用虛實(shí)結合的模擬仿真技術(shù)，設計了低成本實(shí)用性強的網(wǎng)絡(luò )化 OTDR模擬訓練系統，可以方便地實(shí)現多型號 OTDR 操作使用模擬訓練。
1 系統概述
1.1 系統功能
系統功能是實(shí)現光纜線(xiàn)路施工與維護多型號OTDR 操 作 使 用 模 擬 訓練 。 目 前 我 們 主要 開(kāi)發(fā)了XXXXXXX、XXXX、XXXXXX3 種典型型號，對于其他型號的 OTDR 可以根據需要在后期進(jìn)行擴展。工作在PC104 嵌入式平臺 OTDR 模擬器，可以逼真每種 OT-DR 實(shí)物操作面板、界面、測量工作流程，此外，OTDR模擬器還能夠依據主控機下達的任務(wù)，準確地生成相應測量波形并進(jìn)行顯示分析。
1.2 系統組成
主要由主控計算機、網(wǎng)絡(luò )交換機和 3 個(gè) OTDR 模擬訓練器組成。主控計算機除了完成任務(wù)下達外，還負責完成系統能夠對參訓人員信息、訓練情況進(jìn)行管理。交換機為一般的計算機網(wǎng)路交換機，實(shí)現路由模擬計算機和OTDR模擬器之間的信息傳遞。
2 硬件設計
系統硬件設計的主要內容就是3種OTDR模擬訓練器的設計。
每種 OTDR 模擬器的硬件部分主要包括：專(zhuān)用按鍵及旋鈕面板、凌陽(yáng) 61 單片機電路板、PC104 工控系統、液晶顯示屏及驅動(dòng)套裝。其中，61 單片機電路板負責掃描按鍵及旋鈕信息，并將掃描到的按鍵或旋鈕信息通過(guò) 232 串口發(fā)往 PC104 工控機，工控機對接收到的按鍵信息進(jìn)行處理后，依據所模擬 OTDR 儀表的工作流程和顯示方式，力求在模擬器顯示屏上呈現與實(shí)物一致的顯示內容。
3 系統軟件設計
系統軟件設計主要包括：主控軟件、運行在 61 單片機上的鍵盤(pán)與旋鈕接口程序以及 3 種 OTDR 模擬器的仿真軟件。
3.1 主控軟件
主控軟件運行在主控計算機上，運行在 WIN-DOWS 平臺上。該軟件主要功能有：① 負責管理參訓人員信息;② 模擬產(chǎn)生單盤(pán)光纜衰減特性信息數據，多種線(xiàn)路衰減特性和故障信息數據;③ 獲取由各個(gè)OTDR 模擬器發(fā)來(lái)的操作信息，根據需要可以在主控機上監視或復現其中任意一個(gè)的顯示內容;④ 數據管理功能，主要包括對單盤(pán)光纜相關(guān)參數數據、用戶(hù)信息、學(xué)員信息、訓練考核成績(jì)等數據的管理。
3.1.1 顯示對象設計
顯示對象是一個(gè)關(guān)于顯示的數據和函數的封裝，主控端和模擬器端共用的是一個(gè)顯示對象。其主要功能是，在主控端實(shí)現模擬器端顯示內容的監視與復現，在模擬器端實(shí)現操作指令的呈現。其主要封裝的數據有，波形數據(大小為8 192的int型數組)、模擬器種類(lèi)標識代碼、顯示端標識碼、顯示狀態(tài)碼組等數據;主要封裝的函數有顯示函數、更新函數、操作指令解析函數等。
3.1.2 數據庫設計
系統采用 Access 數據庫存儲相關(guān)數據，應用 A-DO 數據庫接口實(shí)現訪(fǎng)問(wèn)管理。數據庫主要由用戶(hù)信息數據表，光纜線(xiàn)路特性和故障參數(包括單盤(pán))數據表，顯示狀態(tài)數據表等 12 個(gè)表構成。
3.2 OTDR 模擬器面板 61 單片機編程
61 單片機編程實(shí)現 3 種 OTDR 模擬器操作面板均與 pc104 之間的接口通信。對應設計有 3 套程序。其功能與工作流程基本一致。
單片機程序在凌陽(yáng)單片機集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(μ'nSPIDE1.8.4)中開(kāi)發(fā)，OTDR 模擬器面板 61 單片機編程相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，單片機僅是完成按鍵以及旋鈕狀態(tài)檢測，消抖編碼、232串口通信，LED指示燈控制等幾項功能。
3.3 OTDR 模擬器仿真軟件設計
OTDR 模擬器仿真軟件設計有 3 種，分別針對每一種型號的 OTDR，它們的設計基本類(lèi)似。
OTDR 模擬器仿真 軟件 功 能 是模 擬 實(shí) 裝 OTDR的工作流程。大多數 OTDR 基于嵌入式處理平臺設計，軟件的工作流程也基本類(lèi)似，其工作流程是基于判斷和跳轉的結構化程序工作模式。
4 結束語(yǔ)
系統應用網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)和實(shí)物模擬相結合的方法實(shí)現了光時(shí)域反射的網(wǎng)絡(luò )化，多型號模擬訓練系統設計。本系統可以在主控端任意編輯訓練內容，同時(shí)將任務(wù)下達給多個(gè)受訓者，可以實(shí)現多名受訓者的多型號并行訓練，此外主控系統還能監視或復現任意一名受訓者操作顯示情況，可以方便地實(shí)現操作案例的詳細講解。此外，由于系統對光纜故障測量?jì)x器的人機交互和結果呈現采用基于 PC104 系統的實(shí)物形式模擬，雖然有操作過(guò)程的真實(shí)感受，但成本相對來(lái)說(shuō)還是比較高，對于經(jīng)費極度受限訓練任務(wù)繁重的單位，還可以考慮將系統設計為純虛擬形式。
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