DVOR―4000型遥控单元浅析

摘要：本文通过描述ALCATEL公司DVOR―4000型遥控单元RCSI的单片机PC104的工作原理和它所连接的外部设备MODEM、CSB主板、PC、电话网络、INC、电源等，阐述了采用单片机作为控制核心的设备对维护工作的重要作用。

关键词：PC104单片机 CSB386主板 MODEM 网络 PC INC 电源

中图分类号:V2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0022-02

意大利ALCATEL公司生产的DVOR/DME是我国近年引进较多的一种设备，这种设备较以前的设备比较起来，有集成度数字化程度高，信号稳定，自动检测，可用计算机进行通讯控制，扩展容易等特点。

遥控单元RCSI（Remote control &Status indicator）和本地控制单元LRCI(Local romat contral&status indicator)是该设备与外界进行控制与计算机通讯的接口单元，RCSI主要完成以下几项功能：发送基本命令，显示设备主要/详细状态，显示其它状态，显示环境传感器信息，与计算机进行数据连接。先让来了解RCSI各组件之间的关系。如图1所示：

以RCSI2型遥控单元为例，描述其结构，主要由以下几个部分构成。主要部分：CSB-386组件，2单元/8单元控制显示板，交直流转换电源组件，MODEM及浪涌保护电路；可选部分：直流―直流转换器，UPS组件，MODEM（扩展用），SI466等。

1、CSB主板

RCSI的CSB板（Control Status Board）由CSB主板和PC104兼容单片机两部分组成。

(1)PC104单片机主要进行数据处理及整体协调控制，该单片机CPU由INTEL 80386 SX或TEXAS TI486 SXLC2，他们都可运行在25MHz，但后者内置时钟倍频及8K缓存，板载2M DRAM。看门狗电路及电池由主板提供，看门狗电路可对CPU进行状态检测，电池处于给CMOS备份供电状态，可保证在断电情况下保存CMOS数据，系统复位可通过看门狗电路实现。该单片机与主板间共有三个接口，CT1是与主板之间的数据接口。CT2是与看门狗和电池的接口，此接口还可通过看门狗指示CPU工作正常。实现CMOS复位是通过J21断开电池供电，CMOS放电后，数据丢失。CT9是与主板上SRAM的接口，是单片机SRAM的扩展。

(2)CSB主板主要有以下几项功能：1)通过一个以上MODEM与本地设备通讯实现实时数据传输。2)允许用户通过PC取出实时的数据，并可以进行控制及参数调整。3)驱动前面板指示及识别前面板控制信息。4)与其它节点进行连接。

如图2所示，除控制PC104的看门狗电路、电池供电电路（处于供电备份状态）和处理器状态显示外，它主要时实现与单片机与外部设备的数据通讯接口。如图所示，它所使用的信号时钟为1.8432的标准时钟，4M×2最大RDAM扩展。

它共支持10个串行口，2个并行口。其中串行口由SCC（Serial Commciation Controller）每个可控制两个串行口，共5个串口控制器，通过RX/TX Drive REC接到RS232口上，其中Port3、Port4、Port5可通过跳线使其适用于TTL/RS232/RS485/422等各种不同的接口，这样便于接驳各种MODEM，适应各种不同速率。在遥控端通常只使用Port8连接PC、PORT6接MODEM1，Port3、Port4用于扩展MODEM2、MODEM3。其它的接口在本地端LCSU使用，PORT1/PORT2接TX1/TX2，Port9/Pirt10用于接Mon1/Mon2，Port7用于接PC。2个并口通过8bit in/out 寄存器与接口连接。另外还有两个并口，其中并口1的PIN4脚用于接收电源信息，PIN6脚用于发送电源命令。由于单片机内部最大电压位5V，而电源采样电压为较大，为避免损坏单片机内部电路，接口是通过光电输入输出对进行输入输出的。这种元件是通过发光二极管的明灭控制光敏三极管的通断达到信号传输的目的，该元件在此设备中比较用得较多，尤其在与其它设备或不同电平信号之间进行匹配传输时，多采用这种元件。它能使线路匹配容易，并具有绝缘保护电路作用。在本地端，并口CT2主要与CSL进行通讯交换，另一并口空闲。

2、单片机的外部扩展设备

采用单片机控制处理和转发各种参数，便于处理大批量的数据，可实时监控，扩展容易，与各种设备和计算机连接匹配容易，实现的功强大，适用范围广。

2.1 MODEM

采用单片机作为控制中心，便于接驳各种MODEM。遥控单元原厂带有两种MODEM，一种ZUA29，一种是LGM14.4，也可以使用其它类型经过配置的MODEM。ZUA29为专线MODEM，当LRCI与RCSI是通过专用线路连接时，使用此种MODEM。此种MODEM可用频率范围为300―3400KHz，中心频率为2100±200Hz，调制方式为FSK（频移键控），传输率最大为1200波特。可适用于接口RS232C、RS422，由单片机进行控制。当LRCI与RCSI是通过公共电话网连接时可采用LGM14.4。这种MODEM可通过参数的调整适用于多种设备，最高速率可达19200bit，可自动拨号，有自己内置的控制器，采用DTE、DCE的方式与单片机进行交换。也可以用常用的MODEM通过调整参数使其适用于本设备的数据交换，集中监控项目和场内导航站就是用的就是Motorola6326的MODEM。

2.2 CSB386与计算机数据交换

采用单片机也便于和计算机进行数据交换。计算机是通过Port8口与其相连，通过软件WIN Adracs可对RCSI单片机的E2PROM进行读写操作，如写入读出SITE文件，设置用户名等级密码，设置系统时间，读出单片机种存储的历史记录等。还可通过RCSI和MODEM对DVOR和DME的各种参数进行读写。以前设备的遥控方式只能通过单音频信号传输某个参数是否正常和进行简单的开关机、换机操作。而现在采用单片机和高速MODEM可以传输大量的数据和命令，通过软件对设备进行细致的调整和操作，并记录或打印出设备的各种详细参数。监控器只能在计算机维护状态下开启到旁路状态，这样可防止维护人员离开后，设备监控仍保持在旁路状态，但也因此设备不能在双监控器都损坏的情况下强行工作。

2.3 实现监控网络

采用单片机和MODEM还可以通过公用电话网组成一个监控网络，并在上级节点对设备进行监控。以前如果不是由计算机控制的设备想要对它进行集中监控必须加采样点、进行数模转换、加装设备、MODEM、编写软件等。

如图3所示：RCSI2和RCSI8分别可以控制显示两种设备和八种设备，每种设备可以是该公司近几年生产的任何设备，SI2和SI8只作显示用，不能对设备进行控制。维护人员可以在上级节点对设备进行全面的监控。在网络上，可通过计算机软件对各个节点进行标识以便区分各个台站。同时也涉及到多个维护人员同时对一台设备进行操作的问题，DVOR―4000型是通过要权的方式解决的。如果想控制一台设备必须先要得到这台设备的控制权，只有该节点该台设备控制权空闲的时候才能得到控制权，在同一时间对于同一台设备只能有一个节点取得控制权，如果要权后长时间不进行操作，设备会自动放权。节点与计算机相连时，计算机在检查用户名及密码后会自动要权，如果有其它小于2级的用户，由于只能查看参数，不能对设备进行操作，所以允许进入，但不能有两个以上大于二级的用户同时得到该设备的控制权，当同时要权时，控制权分配给级别较高的用户。当用户使用计算机对某个设备操作后没有正常退出程序，如直接关闭窗口或死机等，系统不会立即收回控制权，在等待一段时间后如用户无任何响应系统则会自动删除这个幽灵用户。

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2.4 电源

单片机由于大部分元件是CMOS集成元件，所以插拔维修时要用静电手套。也要求电源供电要稳定。该组件交直流转换电源模块将220V交流电转换成5V直流电，峰值功率30W。遥控单元还可以加装一个内置UPS，使其在断电后，仍能正常工作，也可以通过外界12V直流电压，经过内置DC/DC转换部分转换成5V后，给设备供电。

2.5 前面板驱动INC(indicater & controlor)

单片机由于内部驱动功率小，并不适合直接驱动耗电量较大的元件，所以加装了INC2/8用于驱动前面板的显示，如果用户通过前面板控制设备，将命令解码送到单片机进行处理。

以INC8为例，通过前面板的开关用户输入简单的控制信息，通过编码器送入单片机，处理后，转发到设备，使设备动作。解码器将单片机送来的信号解码成控制触发器作用的时钟信号，总线送来的控制LED点亮的信号送到触发器，经过解码器送来的时钟的筛选，控制LED背景灯的明灭以及蜂鸣器。液晶显示块显示各个设备台站名称，由单片机通过总线送来的信号控制。

3、故障维修

例1：CMOS电池故障。大虎山遥控台就曾经有一次遥控单元断电再开启后显示通讯连接故障，无法与设备进行握手通讯，打开计算机与其连接，通过检测软件发现遥控单元CMOS中的SITE文件丢失。重新写入SITE文件，再次启动设备，恢复正常。关掉电源等待一定时间后，重新开启遥控单元，同样故障又再次出现。分析其故障，由于遥控单元无法保存CMOS数据初始化，不能与本地端设备正常通讯。导致CMOS数据丢失的原因一种是由于电池电压低，另外一种是由于跳线接触不良。测量电池电压，额定电压为3.6V，测量J21脚正常。证明板载电池由于不是可充电电池，长时间使用后效能降低供电不足而导致断电后CMOS无法保存数据。该种电池直接焊接到电路板上比较困难，同时也容易损坏其它元件。所以先用点焊在其两极焊接上拐脚，上焊锡，再焊接到电路板上就比较容易。更换电池后重新写入CMOS数据，系统复位，设备恢复正常。电池处于备份供电状态，所以要延长电池寿命平时应尽量减少断电和关闭遥控单元。在使用一定时间后检查电池电压，低于额定值要及时更换。

例2：CMOS数据混乱故障：在大虎山一次由于CMOS误写入过多数据导致遥控单元显示通讯故障，计算机连接故障，无法与计算机及设备进行通讯握手。将跳线J21脚断开放电一段时间后，CMOS恢复默认值，可以与计算机进行通讯。通过计算机将CMOS数据重新写入后遥控单元与设备通讯恢复正常。

例3电源故障：遥控单元所用电源是一个普通开关电源。前年有一次遥控单元无法开启，无显示。测量其输入220V正常，电源模块无输出5V电压。测量其AC/AC部分有电压输出，DC/DC部分桥式整流开关控制部分无采样输入电压，测量其采样二极管及电阻，发现采样二极管被击毁开路，更换后，恢复正常。

以单片机为核心的RCSI遥控控制单元为我们维护人员在获得设备详细参数、保存历史数据信息、进行远程检测遥控灯方面带来了莫大的方便。

参考文献

[1]《ALCATEL公司DVOR―4000型遥控单元设备维护手册》.1997

[2]曲伯涛.《微型计算机系统原理和接口》.大连理工大学出版社,1998.

[3]陈坚,唐坚刚.《计算机网络基本原理》.清华大学出版社,2000.

[4]《单片机原理》.机械工业出版社,1998.

[5]何绪梵.《脉冲与数字电路》.电子科技大学出版社,1994.

[6]张饶学.《计算机操作系统》.1992.

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