摘 要

近几年对光功率的测试技术在光纤通信线路的建设和维护中发挥着越来越重要的作用，传统的测试仪器的发展已经达到了其技术极限，具有较差的动态特性、输入输出不稳定、信噪比低、选择性和分辨性较低、功耗大等不足，已经不能满足现代测量技术的准确、智能、远程可维护性的特点。使用集成了各种不同的外设接口的微控制器的测试技术正在测量仪器的领域掀起了一场前所未有的技术革命，能够对测量结果进行数据转换、数据存储和数据分析的智能测量仪器已经成为了今后主要的发展方向。市场上几款主流的光功率测试产品的价格都太高，过高的价格对光纤通信的建设和发展带来了极大的困难，现在测试仪器的市场关于中低档的光功率测试产品还有较大的市场需求空间，对低成本适当配置的光功率的研究很有必要。

本次设计的目的是实现一个稳定的光功率测试系统，采用了STM32107做为本次设计的微控制器，设计和编写下位机的程序，实现A/D转换功能、量程自动切换功能、波长切换功能和单位切换功能。同时，为了实现远程集中操作，还设计了一个友好界面的上位机，最后采用RS232通信标准对上位机和下位机的串口通信程序进行设计，规定好通信的波特率、数据位、起始位和停止位和奇偶校验位，下位机采用查询的方式接收信息，上位机采用MSComm技术实现通信。下位机采用 Keil uVision5为 IDE进行开发，上位机采用了Microsoft公司开发的 Visual C 6.0软件完成。最后进行上位机和下位机的联调，可以实现相关功能。

本文还提出了一个基于最小二乘法的通用的光响应常量的校准方法，使本次的设计可以在不同的光功率测试硬件平台上实现，增加了本次设计的通用性。

关键词： 串口通信；微控制器；光功率测试；量程自动切换

Abstract

In recent years, the optical power of the test technology in the construction and maintenance of optical fiber communication line plays an increasingly important role in the development of traditional test equipment has reached its technical limit, with poor dynamic characteristics, input and output is not Stable, low signal to noise ratio, selectivity and resolution is low, power consumption and other deficiencies, has been unable to meet the modern measurement technology, accurate, intelligent, remote maintenance of the characteristics. Test technology using microcontrollers that integrate a variety of peripheral interfaces is an unprecedented technological revolution in the field of measuring instruments, and intelligent measurement instruments that enable data conversion, data storage and data analysis of measurement results have become The main direction of development in the future. The market price of several mainstream optical power test products are too high, too high prices on the construction and development of optical fiber communications has brought great difficulties, and now test the market for medium and low-grade optical power test products Larger market demand space, the low cost of appropriate allocation of optical power research is necessary.

The purpose of this design is to achieve a stable optical power test system, using the STM32107 as the design of the microcontroller, the design and preparation of the next bit of the program, to achieve A / D conversion function, range automatic switching function, Function and unit switching function. At the same time, in order to achieve remote centralized operation, but also designed a friendly interface of the host computer, and finally the use of RS232 communication standards on the host computer and the lower computer serial communication program design, provides a good communication baud rate, data bits, And stop bits and parity bits, the lower computer uses the query to receive information, the host computer using MSComm technology to achieve communication. The lower computer uses Keil uVision5 for IDE development, the host computer with Microsoft company developed Visual C 6.0 software to complete. Finally, the host computer and the next crew of the joint, you can achieve the relevant functions.

This paper also proposes a calibration method of generalized light response constant based on least squares method, so that this design can be implemented on different optical power test hardware platform, which increases the versatility of this design.

Key words: serial communication; micro controller; optical power test ; Automatic transition of the Range

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状分析 1

1.3 本文研究主要内容 2

1.4 论文结构 3

第2章 光功率测试系统总体开发 4

2.1 光功率测试系统开发需求分析 4

2.2 光功率测试系统的整体设计 4

2.3 本章小结 5

第3章 光功率测试系统软件设计 6

3.1 下位机程序设计 6

3.1.1 下位机开发环境和MCU简介 6

3.1.2 下位机系统主程序 7

3.1.3 按键识别与处理程序 8

3.1.4 A/D转换程序 9

3.1.5 量程自动切换程序 11

3.1.6 数据处理程序 12

3.1.7 光响应常量校准方法 13

3.2 上位机程序设计 15

3.2.1 上位机开发环境简介 15

3.2.2 上位机界面设计 15

3.3 串口通信程序设计 16

3.3.1 通信的基本概念 16

3.3.2 通信的方向 16

3.3.3 串行通信的传输模式 17

3.3.4 串口通信的基本参数 18

3.3.5 RS-232串口通信标准 18

3.3.6 上位机串口通信程序设计 20

3.3.7 下位机串口通信程序设计 21

3.4 本章小结 22

第4章 光功率测试系统功能测试 23

4.1 打开串口功能测试 23

4.2 获取设备相关信息和复位功能测试 23

4.3 配置波长和查询波长功能测试 24

4.4 光功率单位切换和光功率值查询功能测试 24

4.5 本章小结 25

第5章 总结与展望 26

5.1 研究成果 26

5.2 未来的工作展望 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

从古到今，通信都是人类必不可少的一部分，可以说人类社会的发展史就是一部通信的发展历史，光通信无疑是通信技术中最让人感兴趣的一种技术。尤其是最近几年，随着信息技术的不断发展，各行各领域信息化的大步推进，光纤通信技术变得尤为重要，推进光纤技术发展的进程已经成为了我国综合竞争力提高的一个重要计划^[1]。

在光纤通信这一范畴，对光的相关参数的检测技术变得越来越重要，其中对光功率的检测技术在光纤通信线路的建设和维护中发挥着越来越重要的作用^[2]。传统的光功率测量仪器的发展已经达到其技术极限，具有以下几个方面的严重不足：较差的动态特性、输入输出不稳定容易受环境影响产生漂移、信噪比较低容易受到噪声干扰、由于交叉灵敏度存在导致选择性和分辨性较低、功耗大等等，不能满足现代测量技术的准确、智能、远程可维护性的特点。同时，具有高性能、开发周期短、低成本、低功耗的微控制器在近几年也得到了迅猛的发展，其中最为突出的一方面是集成了各种不同的外设接口从而满足了更多应用的需求，正在测量仪器领域掀起了一场前所未有的技术革命，能够对测量结果进行数据转换、数据存储和数据分析的智能测量仪器已经成为了今后主要的发展方向。