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4402D数据接收解码器维修手册天津七一二通信广播有限公司2007年7月天津七一二通信广播有限公司1目录第一节数据接收解码器组成及工作原理…………………（1）第二节接收机单元………………………………………………（2）第三节解码单元…………………………………………………（3）第四节显示单元…………………………………………………（7）第五节电源单元…………………………………………………（8）第六节交直流转换单元…………………………………………（9）第七节各单元元件目录…………………………………………（10）天津七一二通信广播有限公司2第一节数据接收解码器组成及工作原理数据接收解码器设备是无线车次号校核系统中的车站设备，它由数据接收解码器主机、连接电缆、天线、天线电缆、交流电源线、直流电源线、备用蓄电池等组成。当机车运行监控器中的机车运行数据信息不断地在TAX2型机车安全信息综合检测装置（TAX箱）的总线上广播，插在箱内的DMIS数据采集编码器捕获到进站、出站位置信息，即将车次号、机车号、机车速度、机车位置、车重、计长等信息数据进行纠检错编码，控制机车台转频发射，单向传给车站台。在进站、出站两个信号机处，机车台向车站台单向连续传送2次。第一次是在收到车次号信息时立即传送，延迟3～5秒后传送第二次。机车台转频发射频率为457.55MHz。车站数据接收解码器收到数据后经过纠错、检错处理确认无误，进行公里标比较，认定是本站管辖范围内的机车台送来的信息，则把接收的信息送给车站调监分机。调监总机收到调监分机送来的数据进行处理后将车次号在相应的位置上显示。本车站数据接收解码器为FM电台，在457.55MHz可接收机车台转频发射的信息。主机内部分别由接收机单元、解码单元、电源单元、交直流转换单元、显示单元等各部分组成，由于各部分单元化，用带线的插头、座互相连接起来，这样车站台的结构简单明了，给电台的维修带来了方便。维修时只要更换已被确认有故障的元件或单元，就可迅速使电台恢复正常工作。接收机单元使用移植军工技术自主研发的单接收机，将接收到的射频信号，经放大、混频、鉴频后送出音频信号，送到解码单元进行处理。解码单元集控制、检测、信号处理等功能于一身，在工作过程中，本单元将接收机单元接收到的信号进行纠错、检错处理，确认无误并与公里标比较认定是本站管辖范围内的机车台送来的信息，则把接收的信息送给车站调监分机。。显示单元在其工作中显示所接收的机车台的车次号，在置入公里标时将显示公里标的上界和下界。电源单元将220V交流电源转换成13.8±1V直流电源；一路供主机用，一路用于备用蓄电池充电。交直流转换单元当220V交流停电时，自动转换成备用蓄电池供给主机直流电源。天津七一二通信广播有限公司3第二节接收机单元本产品所用的接收机，选用优质器件，接收通道采用典型的外差式电路结构设计；音频经数字化处理，有效滤除了混入的亚音频；可靠性高，各项指标均达到或超过铁标要求；体积小巧，使用灵活方便，可以作为接收模块运用于调频模拟通信电台。该产品采用超外差式接收机方式，将从天线收到的有用射频信号通过模拟信道解调出的音频信号，经过数字处理，有效地滤除音频通道中的亚音频信令；同时静噪、去加重等功能也经过数字化处理，能提高系统的一致性。解调出的音频、亚音频信号和信号强度指示通过信号接口提供给其他设备以供进一步的处理、应用，此外还提供了串行控制接口，可以通过上位机对接收机的参数进行设定。中频解调电路LNA控制与基带电路频率合成电路供电电路LED电路中频放大数据、信号接口电源接口天津七一二通信广播有限公司4第三节解码单元解码单元由单片机AT90S8515，调制解调器MSM6882，位同步检测电路，接口电路SN75176以及载波静噪控制电路等主要电路组成，下面将分别加以介绍。3.1单片机AT90S8515如果说本单元是车站台的核心,那麽下面的就是核心的核心,整个系统的心脏---微处理器（CPU）.我们所采用的是美国ATMEL公司AVR系列单片机AT90S8515,ATMEL公司的90系列单片机是增强RISC内载Flash的单片机，通常简称为AVR单片机。90系列单片机是基于新的精简指令RISC结构的。这种结构是在90年代开发出来的，综合了半导体集成技术和软件性能的新结构。这种结构使得在8位处理器市场上，AVR单片机具有最高MIPS/mW能力。为了加快进入市场的时间和简化维护的支持，对于单片机来说，用高级语言编程成了一种标准编程方法。AVR结构单片机的开发目的就是在于采用C语言编程，从而能高效地开发出目标产品。为了对目标代码大小、性能及功能的优化，AVR单片机采用了大型快速存取寄存器文件和快速单周期指令。快速存取RISC寄存器文件由32个通用工作寄存器组成。传统的基于累加器的结构需要大量的程序代码，以实现在累加器和存储器之间的数据传送。在AVR单片机中，用32个通用工作寄存器代替累加器，从而，可以避免传统的累加器和存储器之间的数据传送。在AVR单片机中，在前一条指令执行的时候，就取出现行的指令，然后以一个周期执行指令。在其它的CISC以及类似的RISC结构中，外部振荡器的时钟被降低到传统的内部执行周期，这种分频最大达12倍。AVR单片机是用一个时钟周期执行一条指令的，它是在8位单片机中第一种真正的RISC单片机。AVR单片机有良好的性能价格比，这个系列有引脚少的器件，也有含较大容量存储器引脚较多的器件。由于AVR单片机是采用Harvard结构的，故它们的程序存储器和数据存储器是分开的。可直接访问8M字节程序存储器和8M字节数据存储器，寄存器文件被双向映射，并被访问如同片内允许快速上下转换的那部分SRAM存储器。AVR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AVR单片机的Flash存储器进行编程。AT90系列单片机目前有AT90S1200、AT90S2313、AT90S4414、AT90S8515、AT90S2323、AT90S2343、AT90SMEG603、AT90SMEG103、AT90S4434、AT90S8535等多种型号，它们在功能和存储容量等方面有一定的区别。但是，它们都天津七一二通信广播有限公司5是比89系列要强的单片机。AT90S8515引脚图见图一,有关与芯片的工作原理在各种AVR系列单片机方面书籍上均有介绍,故不再獒述,这里只对本单元的系统构成及工作原理做一简要描述。AT90S8515NCNC5PD3PD4PD512NCRXDTXDPD21110798615PD6PD7XTAL21314XTAL1GND1617PB5PB6PB7RESET444321PB4PB3PB2PB1PB0434240413929PC5PC6PC7OC1BALENCICP20PC0PC11918PC3PC2PC42122232427252628PA7PA6PA5PA4VCCPA0PA2PA1PA3363837353431303332图一AT90S8515引脚CPU引脚说明VCC:供电引脚(5V)。GND:接地引脚。A口（PA7～PA0）:A口为一个8位双向I/O口,每一引脚内部都有上拉电阻。A口输出缓冲器可吸收20mA的电流,可直接驱动LED显示。当A口作用于输入且内部上拉被触发时，如外部被拉低，则会输出电流。当使用外围SRAM时,A口作为多路传输地址/数据总线。其中PA1、PA2、PA3作为显示单元14094移位寄存器的串行数据口及选通口。B口（PB7～PB0）：B口为8位双向I/O口，每一引脚内部都有上拉电阻。B口输出缓冲器可吸收20mA的电流。当B口作用于输入且内部上拉被触发时，如外部被拉天津七一二通信广播有限公司6低，则会输出电流。这里PB5、PB6、PB7作为程序下载端口，其余口被置空。C口（PC7～PC0）：C口为8位双向I/O口，每一引脚内部都有上拉电阻。C口输出缓冲器可吸收20mA的电流。当C口作用于输入且内部上拉被触发时，如外部被拉低，则会输出电流。当使用外部SRAM时，C口作为地址输出。其中PC5作为载波静噪开启的BUSY输入口，其余被置空。。D口﹙PD7～PD0﹚：D口为带内部拉高的8位双向I/O口。D口的输出缓冲器可吸收20mA的电流。当D口作用于输入且内部上拉被触发时，如外部被拉低，则会输出电流。其中PD4作为脉冲同步电路的时钟。RESET：为复位输入。当晶振器运行时，该引脚上一个两机械周期的低电平对器件进行复位。XTAL1：XTAL1为晶振反相放大器的输入端和内部时钟操作电路的输入端。XTAL2：XTAL2为晶振反相放大器的输出端。ICP：ICP是定时器/计数器1的输入捕获功能的输入引脚。OC1B：OC1B是定时器/计数器1的输出比较功能B的输出引脚。ALE：ALE是使用外部存储器时的地址锁存触发端。ALE选通门被用于在第一个访问周期中将低位地址﹙8位﹚锁存到地址锁存器中，而PD0～PD7在第二个访问周期中被用作数据。除了以上介绍外，该单片机还有以下特征：120条功能强大的指令，4K字节可下载的FLASK存储器，512字节EEPROM，可编程串行UART＋SPI串行接口，内部中断源，带片内晶振器的可编程看门狗定时器等。3.2调制解调器MSM6882-5本单元所用MSM66882－5是采用Oki的低功率消耗CMOS硅门控技术的单芯片最小移频键控调制解调器，调制方法采用（快速）移频键控法FFSK。在本电台使用中我们将其ME端置为收状态（4脚为低电平），其AI端（15脚）为FFSK信号接收端，接收机接收到机车台发送的数据信息由此输入，调制解调出的数据从其RD端（18脚）解调出的数据送往CPU及同步电路。3.3载波静噪控制电路从接收机引出的RSSI电路经过电阻R110加到比较器N101的5脚进行放大，放大输出送至比较器N101的“-”端，其“+”端电压由R106、RP1、R114三个电阻分天津七一二通信广播有限公司7压决定，调整RP1时“+”端电压可在0.1至2.4V范围内变化。比较器“+”端还接有反馈支路,由R103、VD101组成，以保证比较器有良好的高低电平转换特性。当“-”端电平高于“+”端设置电平时，既接收机接收到的载波幅度高于设置的接收门限，则输出脚1脚为低电平，反之则为高电平。此输出电平一路送CPU识别工作状态；另一路控制N102电子开关CD4053导通，将接收到的数据信号经放大后送调制解调器MSM6882-5解调。3.4位同步检测电路位同步检测电路由N6的4013、N7的4030、N8的4015组成。为了实现数字化控制信令的正确传输，必须规定一定码长的位同步信号，又称比特同步信号。该电台采用交错的50bit“1”，“0”信号，当检测到位同步信号到来时，产生中断信号，CPU控制进入中断服务程序，开始信令接收。3.5接口电路车站数据接收解码器与调监分机接口采用标准的RS-422接口，接口电路采用SN75176电路，可将解调出的数据信号串行输出送到调监分机。天津七一二通信广播有限公司8第四节显示单元显示单元主要由八个14094移位寄存器和数码管组成。14094为CMOS移位寄存器，在这里完成串/并转换的功能。在CP脉冲的作用下，把串行数据移入8位寄存器，在选通信号为高时，把串入的数据并行输入到8位存储器中锁存，在输出允许信号DS为高时，数据由Q1-Q8端输出用来驱动电亮数码管。天津七一二通信广播有限公司9第五节电源单元电源单元采用电源模块，电路简单，性能安全可靠，其模块电源具有输出稳定，负载电流均匀，过流、过压、过热自动保护功能(一)主要技术指标.允许输入电压范围AC200V~400V.电源额定输出13.8V;6A.充电电源输出13.6V;2.5V过流.额定输出时的纹波电压150mvp-p.耐压AC2500V1min.绝缘电阻100MΩ以上(二)工作原理AC220V输入到滤波电路(C801、L801、C802、C803、C804)滤除来自电网的各种干扰信号，同时也对电源自己产生的高频噪声进行滤波，阻止高频噪声向电网