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基于嵌入式平臺的網絡化OTDR模擬訓練系統(tǒng)設計論文
針對教學訓練中的實際困難，采用虛實結合的模擬仿真技術，設計了低成本實用性強的網絡化 OTDR模擬訓練系統(tǒng)，可以方便地實現多型號 OTDR 操作使用模擬訓練。
1 系統(tǒng)概述
1.1 系統(tǒng)功能
系統(tǒng)功能是實現光纜線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，準確地生成相應測量波形并進行顯示分析。
1.2 系統(tǒng)組成
主要由主控計算機、網絡交換機和 3 個 OTDR 模擬訓練器組成。主控計算機除了完成任務下達外，還負責完成系統(tǒng)能夠對參訓人員信息、訓練情況進行管理。交換機為一般的計算機網路交換機，實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(tǒng)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：專用按鍵及旋鈕面板、凌陽 61 單片機電路板、PC104 工控系統(tǒng)、液晶顯示屏及驅動套裝。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 232 串口發(fā)往 PC104 工控機，工控機對接收到的按鍵信息進行處理后，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物一致的顯示內容。
3 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)軟件設計主要包括：主控軟件、運行在 61 單片機上的鍵盤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 模擬產生單盤光纜衰減特性信息數據，多種線路衰減特性和故障信息數據;③ 獲取由各個OTDR 模擬器發(fā)來的操作信息，根據需要可以在主控機上監(jiān)視或復現其中任意一個的顯示內容;④ 數據管理功能，主要包括對單盤光纜相關參數數據、用戶信息、學員信息、訓練考核成績等數據的管理。
3.1.1 顯示對象設計
顯示對象是一個關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顯示對象。其主要功能是，在主控端實現模擬器端顯示內容的監(jiān)視與復現，在模擬器端實現操作指令的呈現。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(tǒng)采用 Access 數據庫存儲相關數據，應用 A-DO 數據庫接口實現訪問管理。數據庫主要由用戶信息數據表，光纜線路特性和故障參數(包括單盤)數據表，顯示狀態(tài)數據表等 12 個表構成。
3.2 OTDR 模擬器面板 61 單片機編程
61 單片機編程實現 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。
單片機程序在凌陽單片機集成開發(fā)環(huán)境(μ'nSPIDE1.8.4)中開發(fā)，OTDR 模擬器面板 61 單片機編程相對來說比較簡單，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，它們的設計基本類似。
OTDR 模擬器仿真 軟件 功 能 是模 擬 實 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
系統(tǒng)應用網絡通信技術和實物模擬相結合的方法實現了光時域反射的網絡化，多型號模擬訓練系統(tǒng)設計。本系統(tǒng)可以在主控端任意編輯訓練內容，同時將任務下達給多個受訓者，可以實現多名受訓者的多型號并行訓練，此外主控系統(tǒng)還能監(jiān)視或復現任意一名受訓者操作顯示情況，可以方便地實現操作案例的詳細講解。此外，由于系統(tǒng)對光纜故障測量儀器的人機交互和結果呈現采用基于 PC104 系統(tǒng)的實物形式模擬，雖然有操作過程的真實感受，但成本相對來說還是比較高，對于經費極度受限訓練任務繁重的單位，還可以考慮將系統(tǒng)設計為純虛擬形式。
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