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CIR培训MMI
机车综合无线通信设备操作显示终端（MMI）维修手册
（世纪东方）
机车综合无线通信设备操作显示终端（MMI）维修手册…………………………………………………………1
1．MMI设备介绍
机车综合无线通信设备（CIR）是基于GSM-R数字移动通信技术、GPS全球定位技术、450MHz及800MHz模拟无线电台通信技术等开发的综合车载通信设备。
它与地面的GSM-R设备和450MHz、800MHz等地面设备等共同组成一个完整的铁路综合无线通信网。
机车综合无线通信设备由主机、操作显示终端（以下简称MMI）、送受话器、扬声器、打印终端、连接电缆、天馈单元及机车数据采集编码器等构成。
机车综合无线通信设备（CIR）整机外观如图1所示：
图1：
机车综合无线通信设备整机外观
MMI与主机相连，能实现人机信息的交互,能实现GSM-R调度通信系统、通用数据传输、450MHz、800MHz以及其它应用的操作、状态显示、语音提示。
MMI由嵌入式工控机、LCD显示屏、键盘单元、音频控制单元、内置扬声器、逆变板、外部接口等组成。
嵌入式工控机是MMI的核心，它接收主机传送过来的信息，控制LCD显示屏进行显示，并且控制音频单元进行语音提示，接收键盘单元发送的控制指令传送给主机。
LCD显示屏采用SHARP工业级高亮5.7″显示屏，工作温度能满足青藏线等高寒地区的使用要求。
键盘单元采用标字、透光的接触式按键开关，可靠性高，手感好；当外界环境暗时，按键背光灯开启，以便操作人员看清按键。
音频控制单元采用自设计专用回声抑制电路，通话质量好；能接收嵌入式工控机的指令进行语音提示；对键盘单元进行扫描，将具体按键按下的信息送给嵌入式工控机；能够调整扬声器、耳机的音量。
MMI内部和外部各有一个扬声器，内部扬声器采用1.5W，16Ω，外部扬声器采用15W，8Ω。
外部扬声器安放在打印终端中，通过扬声器接口与MMI相连接。
LCD显示屏需要高电压供电，由于主机提供给MMI的电压为12V-13.8V，需要逆变板将低电压逆变为液晶屏点亮需要的高电压。
MMI的外部接口包括：
12芯主机接口、送受话器接口、外部扬声器接口、打印机接口、调试接口。
MMI由机车综合无线通信设备主机供电，供电电压直流12V-13.8V。
2．MMI面板介绍
MMI分为竖立式、横向式两种外形结构。
MMI外壳颜色为黑色，满足色标S505的颜色要求。
2.1MMI正面示意图
竖立式MMI正面示意图如图2所示：
图2：
竖立式MMI正面示意图
横向式MMI正面示意图如图2所示：
图3：
横向式MMI正面示意图
2.2MMI背面示意图
竖立式MMI和横向式MMI的背面板采用同一种外形结构，MMI背面示意图如图3所示：
图3：
MMI背面示意图
2.3MMI面板按键介绍
竖立式和横向式MMI面板上的按键定义是相同的，具体按键功能如下：
“报警”按键用于发送800M二次防护报警信息。
“紧急呼叫”按键用于发起GSM-R铁路紧急呼叫。
以上按键颜色为红底白字。
“复位”按键应能对主机进行重新启动。
按键颜色：
黑底红字。
“主控”按键实现副控状态到主控状态的切换。
按键颜色：
黑底白字。
“呼叫”按键在完成拨号后按该键进行呼叫；按该键3秒以上呼叫另一个操作显示终端。
“切换”按键用于处于通话中与等待中的电话之间切换。
“挂断”按键用于挂断通话。
数字及字母按键用于拨号、输入车次号、输入机车号等。
“设置”按键用于进入设置界面。
“界面”按键用于界面之间的切换。
“确认/签收”按键用于确定选择信息、调度命令签收等。
“查询”按键用于查询调度命令等。
“回格”按键用于删除已输入的字符。
“打印”按键用于打印调度命令等。
“调车请求”按键用于发送调车请求。
“退出”按键用于返回上级界面。
“←”、“↑”、“→”、“↓”按键用于移动光标，调节音量，翻页等。
以上按键颜色为灰底黑字。
“列尾排风”、“列尾消号”、“列尾确认”、“风压查询”按键用于完成列尾规定的功能。
“列尾排风”按键颜色：
红底白字，“列尾消号”、“列尾确认”、“风压查询”按键颜色：
灰底黑字。
八个可配置式按键根据工作模式定义按键，用于调度通信的呼叫。
按键颜色：
灰底。
2.4MMI面板接口说明
MMI的外部接口包括：
12芯主机接口、送受话器接口、外部扬声器接口、打印机接口、调试接口。
2.4.1MMI与主机接口
MMI与主机的数据通信采用RS422串行接口，双工通信方式。
接插件采用12芯插座，管脚定义见下表1：
MMI与主机间接口定义见表1：
表1 MMI与主机间接口定义
管脚号
定义
说明
1
VCC
电源+12V
2
MIC+
音频平衡输出（MMI至主机）
3
MIC-
4
SP+
音频平衡输入（主机至MMI）
5
SP-
6
DATAA+
数据线A+（MMI至主机）
7
DATAA-
数据线A-（MMI至主机）
8
DATAB+
数据线B+（主机至MMI）
9
DATAB-
数据线B-（主机至MMI）
10
预留
11
复位
复位信号，低复位
12
GND
电源地
2.4.2MMI与送受话器接口
接插件采用8芯插座，管脚定义见表2：
表2 MMI与送受话器接口定义
管脚号
定义
说明
1
VCC
电源12V输出
2
MIC
话筒音频输入，送受话器至MMI
3
PTT
送话按钮（低电平有效,不大于0.3V）
4
HANGLE
挂机信号（低电平有效,不大于0.3V）
5
GND
电源地
6
SP
听筒音频输出，MMI至送受话器
7
KEY-I
按键I按钮；并预留RS485+功能
8
KEY-II
按键II按钮；并预留RS485-功能
2.4.3MMI与打印机接口
MMI与打印机的数据通信采用RS422串行接口，双工通信方式。
接插件采用7芯插座，管脚定义见表3：
表3 MMI与打印机接口定义
管脚号
定义
说明
1
VCC
电源12V
2
空
3
DATAA+
MMI至打印终端
4
DATAA-
MMI至打印终端
5
DATAB+
打印终端至MMI
6
DATAB-
打印终端至MMI
7
GND
电源地
2.4.4MMI与外置扬声器接口
MMI与外置扬声器接口的接插件采用3芯插座，管脚定义见表4：
表4 MMI至扬声器接口定义
管脚号
定义
说明
1
SP+
MMI至扬声器的SP+端
2
SP-
MMI至扬声器的SP-端
3
空脚
3．MMI内部组成结构
MMI由嵌入式工控机、LCD显示屏、键盘单元、音频控制单元、内置扬声器、逆变板、外部接口组成。
MMI具体的安装步骤如下所示：
1.用螺钉将有机玻璃板安装在前面板液晶屏处；将橡胶膜按键固定在前面板的按键孔处，如图4所示：
图4：
安装有机玻璃板和橡胶膜按键
2.将防尘胶垫安装在前面板液晶屏处；用4个螺钉将键盘单元板固定在相应位置，将光敏三极管固定在安装孔处，如图5所示：
图5：
安装防尘胶垫、键盘单元板和光敏三极管
3.将液晶屏安装在防尘胶垫上面，安装时注意液晶屏的方向，液晶屏的33芯数据扁平电缆应该卡接好，如图6所示：
图6：
安装液晶屏
4.将中层托板放入到MMI中，并用螺钉将其固定好，以便在中层托板位置放置嵌入式工控机、音频控制单元、内置扬声器，如图7所示：
图7：
安装中层托板
5.用螺钉将嵌入式工控机固定到中层托板相应位置；将液晶屏的数据转接板固定到中层托板的相应位置；将内置扬声器固定到中层托板的相应位置，如图8所示：
图8：
安装嵌入式工控机、转接板和内置扬声器
6.为了防止嵌入式工控机与音频控制板出现短路现象，应该在两块电路板之间安装一块绝缘塑料面板，如图9所示：
图9：
安装绝缘塑料面板
7.用螺钉将音频控制单元板安装在嵌入式工控机上方的相应位置，将逆变板安装在
音频控制板的一侧，组装好的MMI如图10所示：
图10：
MMI内部组装图
4．MMI操作界面
4.1开机界面显示
开机后，MMI显示“正在与主机连接，请等待…”，连接成功后，显示“连接成功”。
MMI进入主控状态后，根据工作模式进入450MHz工作模式主界面或GSM-R工作模式主界面。
MMI若进入GSM-R工作模式，MMI显示GSM-R调度通信显示界面，若进入450M模式，MMI显示450M调度通信显示界面，如图11所示。
图11：
调度通信显示界面
1）设备状态显示区应显示音量、信号强度、车次功能号和机车功能号注册状态等信息。
2）尾部风压显示区应显示与列尾主机的连接状态、当前尾部风压数值等信息。
3）安全预警显示区应显示安全预警等信息。
4）工作模式及运行线路显示区显示工作方式、线路名称、运行区段、工作模式等信息。
5）调度通信状态显示区显示调度通信的呼出、呼入、通话等状态信息，在450MHz工作模式下，显示450MHz机车电台的收发状态。
6）列车进路显示区应显示调度命令、前方车站的进路开放、运行区段等信息。
4.2主副控切换
开机后MMI均进入副控状态，按下“主控”键3秒后MMI进入主控状态，按键有效。
当一个MMI进入主控状态时另一个MMI自动进入副控状态。
副控状态下MMI上的“呼叫”、“复位”和“主控”键有效，其余按键均无效。
主副控界面显示如图12、图13所示：
图12：
副控MMI界面图13：
主控MMI界面
4.3按“设置”键界面
1.选择车次功能号注册选项，可进行车次功能号的注册、注销，如图14所示：
图14：
车次功能号注册界面
2.选择运行区段选项，可进行路局和工作线路的选择，如图15，图16，图17所示：
图15：
运行区段界面
图16：
路局选择界面
图17：
工作线路选择界面
3．选择查询通讯录选项，可进入查询界面查询存储的电话号码，如图18所示：
图18：
查询通讯录界面
4.选择扬声器音量调整选项，左右箭头按键可调节扬声器音量大小，如图19所示：
图19：
扬声器音量调整界面
5.选择听筒音量调整选项，通过左右箭头按键可以调节听筒音量的大小，如图20所示：
图20：
听筒音量调整界面
6.本次交路工作模式预置选项，此功能作为保留信息，产品升级后，可用于与客列尾的通信连接。
7.选择维护界面选项，输入密码123456，可进入维护界面，如图21所示：
图21：
维护界面界面
8.选择状态查询选项，进入状态查询界面,如图22所示：
图22：
状态查询界面
9.选择屏幕亮度调整选项，通过左右箭头按键调整屏幕的背光亮度。
10.选择出入库检测选项，可进入出入库检测界面，如图23所示：
图23：
出入库检测界面
4.4呼叫界面
1.在GSM-R工作模式下，需要拨号呼叫时，直接提起送受话器手柄，在MMI面板上按下被叫号码，然后按“呼叫”键发起呼叫，个别呼叫界面如图24所示：
对方摘机后，进入通话状态，双方可直接讲话，如图25所示：
图24：
个别呼叫界面
图25：
个别呼叫通话界面
2.在450M模式下，摘机，按下“平原车站”键，MMI显示“正在呼叫平原车站”，如图26所示。
呼叫后听到回铃音表示呼叫成功，呼叫成功进入通话状态时通信状态显示区显示“↗平原车站”，如图27所示。
按下PTT发射灯亮讲话，松开PTT受话，接收指示灯亮表示有接收信号，如图28所示。
通话完毕挂机，MMI显示通话结束。
图26：
发起平原车站呼叫界面
图27：
呼叫平原车站成功界面
图28：
平原车站通话界面
5.MMI主要电路、电路故障判断及措施
整机功能方框图如图29所示:
图29：
整机功能方框图
嵌入式工控机接收主机传送过来的信息，控制LCD显示屏进行显示、控制音频单元进行语音提示，接收键盘单元和送受话器按键发送的控制指令，并传送给主机。
音频控制单元能接收嵌入式工控机的指令进行语音提示；对键盘单元进行扫描，将具体按键按下的信息送给嵌入式工控机；能够调整扬声器、耳机的音量；对扬声器、听筒以及MIC的音频信号进行放大、滤波；将主机给MMI的12V电源转化成5V和3V；根据外界环境的亮暗，开启或关闭按键背光灯。
LCD显示屏需要高电压供电，由于主机提供给MMI的电压为12V-13.8V，需要逆变板将低电压逆变为液晶屏点亮需要的高电压。
嵌入式工控机通过RJ45接口进行程序下载，音频控制单元通过JTAG接口进行程序下载。
5.1电源部分
电源部分是MMI整机的动力中心，主机供给MMI的12V电源经过滤波电路后，通过T3电源模块将12V电源转换为5V，主要给CPU以及串口芯片、运算放大器芯片等供电。
5V电压通过T4芯片后，将5V电压转化为3V电压。
主要用于给语音芯片等供电。
其中功放芯片、继电器等芯片直接使用12V电源供电。
电源部分原理图如图30所示：
图30：
电源部分原理图
如果主机供给MMI12V电源，则电源指示灯V1会点亮。
电源部分故障判断及措施：
1.对MMI上电，电源指示灯V1应点亮，用万用表测量XS11插座（主机供给MMI电源接口）两端电压，输入电压为11-13.8V正常。
若电源指示灯不亮，检查主机连线到XS11插座的连线是否松动；检查主机到MMI的12芯电缆的1和12脚之间的电压，如果没有电压，可能12芯电缆或主机电压输出接口有问题。
2.测量XS12（5V输出）插座两端电压，电压在5.1V（±5%）为正常电压。
如果12V电压正常，没有5V输出，检查T3的外围电路是否有短路或者虚焊现象，若外围电路正常，应更换T3电源模块。
3.测量C4两端的电压，应该为3V（±5%）。
如果没有电压，检查T4的外围电路是否有短路或者虚焊现象，若外围电路正常，应更换T4芯片。
5.2放音芯片部分
放音芯片部分的原理图如图31所示：
图31：
放音部分原理图
嵌入式工控机接收来自主机的信息，控制音频控制单元进行语音提示。
音频控制单元的放音部分采用语音芯片的方式进行放音。
语音芯片D2采用3V供电，单片录放时间8至16分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。
具有内置微控制器串行通信接口；多段信息处理；不耗电信息保存100年（典型值）；采用高质量、自然的语音还原技术；具有10万次录音周期（典型值）。
语音芯片分录音和放音两种模式：
1.录音
1）首先，找播音员将需要的语音片段录制下来，做成.wav格式的文件
2）然后用录音设备将电脑中的.wav格式的文件写到语音芯片中（这个芯片作为原片），在录音设备上记录每个语音片段的地址，以便CPU在程序中调用语音片段地址进行放音。
3）有两种方式可是将原音芯片拷贝到其他语音芯片中。
如果语音芯片没有焊接到板子上，直接用语音设备可以录制；如果已经将语音芯片焊接到开发板上，则通过XS10接口和语音设备相连，将语音芯片进行在线拷贝。
XS10接口是与D2语音芯片相连的，语音芯片升级接口定义如图32所示：
图32：
语音芯片升级接口定义
2.放音：
CPU与语音芯片D2之间采用SPI方式进行通信，CPU通过INT,SS，SCLK,MOSI这4个管脚控制语音芯片上电、放音、掉电。
语音芯片故障判断及措施：
如果扬声器和听筒能正常通话，操作语音芯片时，语音片段都不能放出来，应检查语音芯片D2的外围电路是否有虚焊或者短路现象；供电电压电压是否正常，与CPU的连接线是否导通。
如果MMI只是有部分语音播放不出来，应该将语音芯片中的语音进行重新拷贝录制。
5.3CPU部分
CPU采用AVR系列单片机，具有高性能、低功耗，非易失性的程序和数据存储器，JTAG接口，4个定时器，丰富的外围接口，采用C语言编程等优点。
CPU通过SPI方式与语音芯片进行通信；采用RS232方式与串口芯片进行通信；能控制扬声器、听筒的开闭；并调节扬声器、听筒、液晶背光的大小；对键盘单元板进行扫描，确定具体按键的位置；通过JTAG接口进行程序下载。
CPU采用11.0592M外部晶振，5V电压供电，CPU芯片原理图如图33所示：
图33：
CPU芯片原理图
5.4按键音部分
图33中的XS3为键盘单元接口，当有按键按下时，CPU会扫描到具体哪个按键按下的，将扫描到的按键信息通过RS232串口送给艾讯主板进行处理。
当有按键按下时，BEEP输出高电平，三极管导通，蜂鸣器两端有压差，蜂鸣器会发出相应提示音。
蜂鸣器电路如图34所示：
图34：
蜂鸣器原理图
蜂鸣器电路故障判断及措施：
如果按键操作时，页面显示正常，但是蜂鸣器没有声音，应检查蜂鸣器外围电路是否有虚焊或短路现象；检查按键按下时，蜂鸣器两端的电压是否正常。
5.5键盘背光灯部分
当CPU通过光敏管感知外界环境暗时，自动打开键盘单元背光灯；感知外界环境亮时，自动打开键盘单元背光灯。
光敏三极管电路如图35所示：
图35：
光敏三极管原理图
光敏三极管电路故障判断及措施：
如果键盘的背光灯不根据外围环境亮度的变化开启或者关闭，检查面板处的光敏管是否损坏，或者外围电路是否有虚焊或短路现象。
5.6串口部分
音频控制单元的串口部分原理图如图36所示：
图36：
串口部分原理图
CPU与嵌入式工控机采用RS232串口通信，在最简单的全双工系统中，仅用发送、接收、地三根线即可。
XS7连接嵌入式工控机的串口2，通过D4电平转换芯片使得CPU与嵌入式工控机进行串口通信。
铁标规定，打印机通信必须采用RS422串口通信，而嵌入式工控机采用RS232串口，在此选用D5电平转换芯片，将嵌入式工控机的RS232通信转换成RS422通信，可与打印机进行正常通信。
串口电路故障判断及措施：
如果打印机完好，但是与MMI相连后，不能正常打印出信息，先检查MMI与打印机的连接线缆，如果没有问题，再检查D4和D5芯片及其外围电路是否有虚焊、短路现象。
5.7音频部分
音频部分方框图如图37所示：
图37：
音频部分原理框图
主机通过12芯电缆与MMI相连，4、5脚为主机给MMI的音频信号，其中4脚为SP+,5脚为SP-,通过音频控制单元的滤波放大、通频带选择、音量调整电路后，一路送给送受话器的耳机，另一路通过功放电路送给内、外置扬声器。
送受话器的MIC信号通过音频控制单元的滤波放大、通频带选择电路后，直接通过12芯电缆的2、3脚直接送给主机。
1.听筒音量调整原理图如图38所示：
图38：
听筒音量调整原理图
图38中的D7为数字电位器，一共有32个档位。
D7的3脚连接音频输入信号，5脚为音频输出管脚。
音频输入信号经过D7调整后通过5脚输出。
D7的1、2管脚与CPU相连，CPU对1脚操作可以提高音频输出（送给耳机）的音量，CPU对2脚操作可以降低音频输出（送给耳机）的音量。
听筒音量调整电路故障判断及措施：
如果听筒内有声音，按压左右箭头按键调整音量时，听筒的音量没有效果，应检查D7及D7的外围电路是否有短路虚焊现象。
备注：
扬声器的音量调整与听筒音量调整原理是一样的，扬声器的音量调整芯片为D9。
2.功放电路原理图如图39所示：
图39：
功放电路原理图
功放芯片D12采用12-13.8V供电，有两种模式，一种为静音模式，一种为工作模式。
通过8脚（CON-SG）来控制功放的开启与关闭。
开启时，功放处于工作模式，关闭时处于静音模式。
功放芯片的4、6脚为音频输出口，XS15、XS16分别为内置扬声器和外置扬声器的接口。
功放电路故障判断及措施：
如果耳机有声音，扬声器没声音，应检查D12及外围电路是否有短路或虚焊现象。
5.8调试部分
调试接口如图40所示：
图40：
调试接口
XS13接口可对CPU进行程序的升级。
6.MMI常见故障与维修
6.1MMI显示“正在连接主机”：
故障分析及处理措施：
复位CIR，如果没有效果，检查MMI与主机的12芯连接线和AB子架连接线是否有问题，如果连接松动时，将连接线的插头拧紧；线缆损坏时应更换连接线缆。
更换线缆后，如果MMI还是显示“正在连接主机”，打开后盖板，检查MMI内部的12芯插座与嵌入式工控机之间的数据连接线（12芯插座的6、7、8、9脚）是否有松动或者损坏现象，损坏时将其更换。
6.2MMI白屏：
故障分析及处理措施：
MMI显示屏的数据线连接不实，打开MMI后盖板，重新连接显示屏的数据线，确保数据线的两端与插座可靠连接。
6.3MMI起机黑屏：
故障分析及处理措施：
1.电源开关接触不好，检查开关是否损坏。
2.显示屏的逆变板损坏，更换逆变板。
3.MMI内电源模块故障，用万用表测量5V输出是否正常，否则更换电源模块。
6.4MMI界面显示异常：
故障分析及处理措施：
操作人员不规范操作，可能导致MMI显示异常，需要复位CIR。
6.5MMI震动后重启：
故障分析及处理措施：
检查音频板XS12（5V输出）到嵌入式工控机的的电源线是否松动。
6.6MMI界面显示异常
故障分析及处理措施：
操作人员不规范操作，可能导致MMI显示异常，需要复位CIR。
7.送受话器介绍
送受话器与MMI相连，能实现送话（MIC）和受话（耳机）功能。
送受话器分通用式和紧凑式两种。
1．通用式送受话器如图41所示：
图41：
通用式送受话器结构
通用式送受话器有两个按键：
摘挂机按键、PTT按键。
先摘机后再按压MMI的按键进行呼叫，通话结束后再挂机。
送话时，按压PTT按键，直到送话结束时再松开。
2.紧凑式送受话器如图42所示：
图42：
紧凑式送受话器结构
紧凑式送受话器在通用式送受话器的基础上增加了两个按键，并且摘挂机按键改为磁铁吸合方式。
送受话器增加了两个呼叫快捷按键，当CIR工作在GSM-R工作模式时，按键1定义为“调度”，按键2定义为“本站”；当CIR工作在450MHz工作模式时，按键1定义为“隧道车站”，按键2定义为“平原车站”。
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