轻轨无线子系统控制单元的制作方法

本实用新型涉及无线通信设备，特别涉及一种轻轨无线子系统控制单元，用于无线通信调度终端。

背景技术：

该设备基于无线列调产品和城市轨道交通通信设备为轻轨调度终端专门设计的，可以完成列车运行中的通话和数据传输，满足行车调度的需要。而目前的轻轨调度终端中的无线子系统设计一般不具有类似此功能的产品单元。

技术实现要素：

鉴于现有技术现状和需求，本实用新型的目的是研制一种轻轨无线子系统控制单元，将其应用到轨道交通无线通信设备调度终端中，使其完成列车运行中的通话和数据传输，满足行车调度的需要，以适应于轨道交通轻轨、地铁通信行业需求。

本实用新型采取的技术方案是：一种轻轨无线子系统控制单元，其特征在于，所述控制单元包括型号为atmega128的mcu芯片和与mcu芯片分别连接的矩阵键盘、型号为imp706esa的复位芯片、型号为max3221的rs232接口芯片、三个型号为sn75180的rs422接口芯片和四个型号为tbic6b595的移位寄存器。

所述的其中电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和电阻r5的一端连接后接5v电压，电阻r1的另一端依次连接矩阵键盘的按键s7、按键s6、按键s5、按键s4、按键s3、按键s2和按键s1的一端，然后连接至mcu芯片n1的35脚；电阻r2的另一端依次连接按键s14、按键s13、按键s12、按键s11、按键s10、按键s9和按键s8的一端，然后连接至mcu芯片n1的36脚；电阻r3的另一端依次连接按键s21、按键s20、按键s19、按键s18、按键s17、按键s16和按键s15的一端，然后连接至mcu芯片n1的37脚；电阻r4的另一端依次连接按键s28、按键s27、按键s26、按键s25、按键s24、按键s23和按键s22的一端，然后连接至mcu芯片n1的38脚；电阻r5的另一端依次连接按键s30和按键s29的一端，然后连接至mcu芯片n1的39脚；按键s1、按键s8、按键s15和按键s22的另一端连接至mcu芯片n1的44脚；按键s2、按键s9、按键s16、按键s23和按键s29的另一端连接至mcu芯片n1的45脚；按键s3、按键s10、按键s17和按键s24的另一端连接至mcu芯片n1的46脚；按键s4、按键s11、按键s18和按键s25的另一端连接至mcu芯片n1的47脚；按键s5、按键s12、按键s19、按键s26和按键s30的另一端连接至mcu芯片n1的48脚；按键s6、按键s13、按键s20、按键s27的另一端连接至mcu芯片n1的49脚；按键s7、按键s14、按键s21、按键s28的另一端连接至mcu芯片n1的50脚。

所述的mcu芯片n1的33脚、40脚、41脚和42脚分别通过电阻r72、电阻r71、电阻r73和电阻r74分别与发光二极管vd9、发光二极管vd8、发光二极管vd10、和发光二极管vd11的负极连接；发光二极管vd9、发光二极管vd8和发光二极管vd10的正极连接后接5v电压；mcu芯片n1的34脚连接复位芯片n2的6脚，复位芯片n2的1脚分别通过二极管vd6和二极管vd7连接复位芯片n2的5脚和8脚，复位芯片n2的2脚接5v电压，3脚接地，4脚连接电阻r27和电阻r28的一端，电阻r27的另一端接13.8v电压，电阻r28的另一端接地，复位芯片n2的7脚连接至mcu芯片n1的20脚；mcu芯片n1的21脚连接电容c7和电容c8的一端后接5v电压，电容c7和电容c8的另一端分别接地；mcu芯片n1的24脚连接电阻r26、晶振g1和电容c10的一端，电容c10的另一端接地；mcu芯片n1的24脚连接电阻r26和晶振g1的另一端以及电容c9的一端，电容c9的另一端接地。

所述的接口xp1的4脚通过电阻r7连接电阻r6、电阻r8、电阻r9、电阻r10和电阻r11的一端，同时接5v电压，然后连接至mcu芯片n1的52脚；接口xp1的10脚和2脚连接后接地，6脚通过二极管vd1与电阻r6的另一端连接，同时又连接至mcu芯片n1的20脚；接口xp1的9脚、3脚、5脚和1脚分别连接电阻r8、电阻r9、电阻r10和电阻r11的另一端，同时又分别连接至mcu芯片n1的54脚、55脚、56脚和57脚。

所述的接口xp2的1b脚、2b脚、3b脚和4b脚分别通过电阻r19、电阻r20、电阻r21和电阻r22连接到rs422接口芯片n10的9脚、10脚、11脚和12脚，rs422接口芯片n10的1脚通过电容c4接地，7脚接地；接口xp2的5b脚、6b脚、7b脚和8b脚分别通过电阻r63、电阻r64、电阻r65和电阻r66连接到rs422接口芯片n11的9脚、10脚、11脚和12脚，rs422接口芯片n11的1脚通过电容c5接地，7脚接地；接口xp2的4a脚、3a脚、2a脚和1a脚分别通过电阻r67、电阻r68、电阻r69和电阻r70连接到rs422接口芯片n12的9脚、10脚、11脚和12脚，rs422接口芯片n12的1脚通过电容c6接地，7脚接地；同时rs422接口芯片n10的1脚、rs422接口芯片n11的1脚、rs422接口芯片n12的1脚相连后，又连接到mcu芯片n1的1脚，同时又通过电阻r16与电阻r17的一端连接，然后连接至mcu芯片n1的62脚，电阻r17的另一端接地；rs422接口芯片n10的2脚、5脚、3脚和4脚分别连至mcu芯片n1的2脚、3脚、4脚和5脚；rs422接口芯片n11的2脚和5脚分别连至mcu芯片n1的2脚和3脚，rs422接口芯片n11的3脚和4脚分别连至mcu芯片n1的25脚和26脚；rs422接口芯片n12的2脚和5脚分别连至mcu芯片n1的2脚和3脚，rs422接口芯片n12的3脚和4脚分别连至mcu芯片n1的61脚和60脚。

所述的接口xp3的1b脚、1a脚、2b脚、2a脚、3b脚、3a脚、4b脚、4a脚、5b脚、5a脚、6b脚、6a脚和7b脚分别连接至mcu芯片n1的6脚、7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚、29脚、17脚和16脚，同时mcu芯片n1的17脚又通过电阻r61与电阻r62的一端连接，连接后接5v电压，电阻r62的另一端连接至mcu芯片n1的16脚；接口xp3的9b脚连接电阻r23的一端，电阻r23的另一端连接电容c17和电阻r24的一端，电容c17的另一端接地，电阻r24的另一端连接电容c16和电阻r25的一端，电容c16的另一端接地，电阻r25的另一端连接至mcu芯片n1的18脚，接口xp3的9a脚通过电容c1连接电阻r2的一端，电阻r2的另一端连接二极管vd2的正极和二极管vd3的负极，又连接到mcu芯片n1的58脚；二极管vd3的正极接地，二极管vd2的负极连接电容c2、电阻r13和二极管vd4的负极，电容c2和电阻r13的另一端连接后接地，二极管vd4的正极接地；接口xp3的10a脚和10b脚连接后接地；电阻r14的一端接13.8v电压，电阻r14的另一端连接二极管vd5的负极和电阻r15的一端，又连接至mcu芯片n1的59脚。

所述的接口xp4的1脚连接电容c18和电容c19的一端及三端稳压器n4的1脚，三端稳压器n4的2脚连接电容c20和电容c21的一端及三端稳压器n5的1脚，三端稳压器n5的2脚连接电容c22和电容c23的一端后接5v电压；接口xp4的2脚依次与电容c18和电容c19的另一端、三端稳压器n4的3脚、电容c20和电容c21的另一端、三端稳压器n5的3脚以及电容c22和电容c23的另一端相连后接地。

所述的接口xp5的1脚、2脚和3脚分别连接rs232接口芯片n3的13脚、8脚和1脚，rs232接口芯片n3的3脚和7脚分别通过电容c13和电容c14同时接地；rs232接口芯片n3的12脚连接电容c15的一端后接地，电容c15的另一端与rs232接口芯片n3的15脚和16脚相连后接5v电压；rs232接口芯片n3的2脚和4脚连接电容c11的两端，5脚和6脚连接电容c12的两端，11脚连接至mcu芯片n1的28脚，9脚连接至mcu芯片n1的27脚。

所述的接口xp6的1脚和2脚分别通过电阻r60和电阻r59连接到移位寄存器n9的17脚和16脚，移位寄存器n9的4脚、5脚、6脚、7脚、14脚和15脚分别连接发光管vds23、发光管vds1、发光管vds8、发光管vds15、发光管vds22和发光管vds29的负极，发光管vds23、发光管vds1、发光管vds8、发光管vds15、发光管vds22和发光管vds29的正极分别连接电阻r53、电阻r54、电阻r55、电阻r56、电阻r57和电阻r58的一端。

所述的移位寄存器n8的4脚、5脚、6脚、7脚、14脚、15脚、16脚和17脚分别连接发光管vds30、发光管vds24、发光管vds17、发光管vds10、发光管vds3、发光管vds2、发光管vds9和发光管vds16的负极，发光管vds30、发光管vds24、发光管vds17、发光管vds10、发光管vds3、发光管vds2、发光管vds9、和发光管vds16的正极分别连接电阻r45、电阻r46、电阻r47、电阻r48、电阻r49、电阻r50、电阻r51和电阻r52的一端。

所述的移位寄存器n7的4脚、5脚、6脚、7脚、14脚、15脚、16脚和17脚分别连接发光管vds5、发光管vds12、发光管vds19、发光管vds26、发光管vds4、发光管vds11、发光管vds18和发光管vds25的负极，发光管vds5、发光管vds12、发光管vds19、发光管vds26、发光管vds4、发光管vds11、发光管vds18和发光管vds25的正极分别连接电阻r37、电阻r38、电阻r39、电阻r40、电阻r41、电阻r42、电阻r43和电阻r44的一端。

所述的移位寄存器n6的4脚、5脚、6脚、7脚、14脚、15脚、16脚和17脚分别连接发光管vds7、发光管vds14、发光管vds21、发光管vds28、发光管vds6、发光管vds13、发光管vds20和发光管vds27的负极，发光管vds7、发光管vds14、发光管vds21、发光管vds28、发光管vds6、发光管vds13、发光管vds20和发光管vds27的正极分别连接电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32、电阻r33、电阻r34、电阻r35和电阻r36的一端；电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32、电阻r33、电阻r34、电阻r35、电阻r36、电阻r37、电阻r38、电阻r39、电阻r40、电阻r41、电阻r42、电阻r43、电阻r44、电阻r45、电阻r46、电阻r47、电阻r48、电阻r49、电阻r50、电阻r51、电阻r52、电阻r53、电阻r54、电阻r55、电阻r56、电阻r57和电阻r58的另一端相连后接5v电压。

所述的移位寄存器n6、移位寄存器n7、移位寄存器n8和移位寄存器n9的9脚、11脚、19脚相连后接地；移位寄存器n6、移位寄存器n7、移位寄存器n8和移位寄存器n9的9脚分别接地；移位寄存器n6的18脚连接移位寄存器n7的3脚，移位寄存器n7的18脚连接移位寄存器n8的3脚，移位寄存器n8的18脚连接移位寄存器n9的3脚；移位寄存器n6、移位寄存器n7、移位寄存器n8和移位寄存器n9的2脚、8脚相连后接5v电压；移位寄存器n6、移位寄存器n7、移位寄存器n8和移位寄存器n9的12脚相连后接至mcu芯片n1的30脚，移位寄存器n6的3脚连接mcu芯片n1的32脚。

本实用新型的有益效果是：通过为新型轻轨的调度终端设计了控制单元，将其应用到轨道交通无线通信设备调度终端中，使其完成列车运行中的通话和数据传输，满足行车调度的需要，以适应于轨道交通轻轨、地铁通信行业需求。

附图说明

图1是本实用新型的连接原理框图；

图2是本实用新型的电原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

参照图1，本实用新型的工作原理是：mcu芯片n1是位于控制单元的主控cpu，是调度台的控制中心，单片机微控制器采用atmal公司的at90系列嵌入式单片机atmega128芯片。at90系列嵌入式单片机是增强risc结构、内载flash的8位微处理器，采用了大型快速存取寄存器文件和快速单周期指令。单片机是用一个时钟周期执行一条指令的。由于单片机是采用harvard结构的，故它的程序存储器和数据存储器是分开的。单片机采用低功率、非挥发的cmos工艺制造。通过spi口和一般的编程器，可以对单片机的flash存储器进行编程。atmega128芯片有51条通用的i/o线、带模拟比较器的定时器/计数器、可编程的异步uart串行口、带内部晶振的可编程看门狗定时器、一个为下载程序而设计的spi串行口。引脚功能如下：

（1）gnd（22、53、63脚）：地。

（2）vcc（21、52、64脚）：电压。

（3）xtal1（24脚）、xtal2（23脚）：外接晶体。在单片机内部构成一反向放大器的输入端和输出端。

（4）reset（20脚）复位端：外接复位芯片的复位端（7脚），当控制单元刚加电或单片机死机时，看门狗给出复位信号。当晶振运行时，引脚上一个两周期的低电平可对器件进行复位。

（5）a口（pa0~pa7）：是带内部上拉电阻的8位双向i/o口。输出口的缓冲器可以吸收20ma的电流。当a口被用于输入且内部上拉被触发时，如果外部被拉低，则会输出电流。

（6）b口（pb0~pb7）：是带内部上拉电阻的8位双向i/o口。输出口的缓冲器可以吸收20ma的电流。当b口被用于输入且内部上拉被触发时，如果外部被拉低，则会输出电流。

（7）c口（pc0~pc7）：是带内部上拉电阻的8位双向i/o口。输出口的缓冲器可以吸收20ma的电流。当c口被用于输入且内部上拉被触发时，如果外部被拉低，则会输出电流。

（8）d口（pd0~pd7）：是带内部上拉电阻的8位双向i/o口。输出口的缓冲器可以吸收20ma的电流。当d口被用于输入且内部上拉被触发时，如果外部被拉低，则会输出电流。其中pd2和pd3还可用作异步uart串行口。

（9）e口（pe0~pe7）：pe0~pe1是异步uart串行口，pe2~pe7是带内部上拉电阻的6位双向i/o口。输出口的缓冲器可以吸收20ma的电流。当e口被用于输入且内部上拉被触发时，如果外部被拉低，则会输出电流。

（10）f口（pf0~pf7）：是带内部上拉电阻的8位双向i/o口。输出口的缓冲器可以吸收20ma的电流。当f口被用于输入且内部上拉被触发时，如果外部被拉低，则会输出电流。其中pf4~pf7为下载程序的spi串行口，同时，f口还可用于a-d转换口。

在行调调度台中，操作面板的按键开关按键盘行列扫描方式，将按键信息送入mcu芯片n1。

mcu的输出输入接口具体使用如下

1、键盘输入：行输入pc0～pc4；列输入pa0～pa5。

2、显示输出：pd2（rxd27脚）、pd3(txd28脚)接rs-232接口max3221。

3、基站数据：pe0（rxd2脚）、pe1(txd3脚)接rs422接口sn75180。

4、音频单元继电器k1控制：pb0口（k1.c）。

5、音频单元继电器k4控制：pb1口（k2.c）。

6、音频单元继电器k3控制：pb2口（k3.c）。

7、音频单元电话插入控制：pb3口（a’）。

8、音频单元电话插入控制：pb4口（b’）。

9、转接控制：pb5口（c’）。

10、ptt输入：pb6口高有效。

11、hook输入pb7口高有效。

12、音频单元电话话音入控制：pe7口（call.c）。

13、音频单元话筒控制：pe4口（mic.c）。

14、音频单元麦克控制：pe5口（mic2.c）。

15、测试单音输出：tosc2口第18脚（tone）。

16、报警、提示单音输出：pd4口第29脚（tone1）。

imp706esa复位芯片n2是一种带有电压检测功能且输出复位电平为低电平的“看门狗”芯片。两个电阻将电压分成稍微高于1.25v的电压，接入imp706esa芯片n2的pfi脚。其reset脚接mcu的复位（reset）端。当电压电压过低时，imp706esa芯片n2就会在其reset脚处送出持续一定时间的低电平，使cpu复位，禁止电路工作，从而禁止系统工作在不稳定状态下，防止重要数据的丢失。mcu正常工作时，会定时向imp706esa芯片n2的wdi脚发送“喂狗”脉冲。当mcu死机时，由于没有按时“喂狗”，“看门狗”的reset脚就会翻转，从高电平转成低电平，使mcu复位，这样就有效地改善了死机问题。

max3221是一种rs232接口芯片n3，接至mcu芯片n1的串口2。rs232接口是一种短距离通信的接口，广泛应用于计算机与外部设备的通信中，如计算机的串口1与串口2就是rs232接口。rs232接口的通信距离一般小于5m。它能将逻辑数据转换成rs232的电平，也能将232电平的数据转换成逻辑数据。计算机将监控终端经网卡送来的监测指令通过串口和max3221芯片n3送给mcu芯片n1，mcu芯片n1将检测结果和其它需要显示的信号送到max3221芯片n3，经max3221芯片n3转换成rs232的电平后送到计算机，计算机将检测结果经网卡送监测终端，将需显示的内容送显示终端显示。

7809三端稳压器n4和7809三端稳压器n5，它们共同作用是将13.8v直流电压转换成5v直流电压供控制单元使用。

tbic6b595是移位寄存器（n6～n9），其12脚为锁存端，3脚为数据输入端，13脚为时钟端，18脚为串行数据输出端。移位寄存器采用串接方式，即后一个移位寄存器的数据输入接在前一个移位寄存器的移位输出端，每个移位寄存器的时钟端和锁存端并接在一起，这样用mcu的三个口即可控制四个移位寄存器，移位寄存器的并行输出端通过限流电阻接发光二极管，每个移位寄存器点亮八个按键开关的发光管，mcu芯片n1根据调度员的操作和基站台经rs422接口芯片sn75180（n10～n12）送来的信息，将要点亮的发光二极管地址进行编码，将数据送移位寄存器3脚，在时钟脉冲作用下进行移位，数据全部移入后，从而点亮所选定的发光二极管。

系统中具有行调信道和紧急信道,紧急信道主要用于机车台的紧急呼叫，平时作为备用信道使用，当行调信道发生故障时，自动转到紧急信道，而作为备用信道时紧急信道的频率也换到行调频点。本系统中使用mcu芯片n1的串口1来控制三个rs-422接口来完成和两个信道及车辆段固定台之间的数据传输。

sn75180接口芯片具有收发使能端口re和de，当re口为高电平时ro口为高阻态。所以可以将三个ro口同时接到mcu的串口1上。sn75180接口芯片的di口输入阻抗为12k，三片接口芯片并接阻抗为4k，远小于mcu的带载能力，所以可以将三片sn75180接口芯片的di口并接于mcu的tx口。cpu对三个rs422用户的数据交换也采用轮询方式，mcu轮询每个用户的时间间隔为20ms。轮询计算机的时间为50ms，所以mcu的轮询周期为110ms，数据的传送速率为19.2khz。

mcu根据调度员操作的按键信息或接收到基站台发来的数据信息确定系统的工作状态：调度呼叫机车台、调度呼叫车站台、机车台呼叫调度、机车台呼叫车站台、机车台呼叫机车台、车站台呼叫调度台、车站台呼叫机车台、外线电话和用户台通话等，向控制电路送出控制信号，接续有关的话音通道，实现所需的通话功能并将有关信息送显示终端显示，完成对系统的控制。