客运交通装备内话系统的话机板卡设计

陆思帆

(中国国际航空股份有限公司培训部 北京 顺义 101318)

1 内话系统概述

内话系统是客运交通装备工作人员在车厢内部进行公务联络的通信子系统，可为客运交通装备相关运行部门提供指挥协调的业务联络服务，支持接入各类有线和无线通信设备、电话资源、传输设备，分配至各个管制席位，实现驾驶员之间、驾驶员与乘务员之间以及乘务员与乘客之间的点对点直接通话。主要由内话交换机、用户话机、控制显示面板、麦克、线缆等设备组成。

作为提供各类通信手段的服务处理终端，内话系统通过简洁的人机交互界面，只需在按键式键盘或计算机触摸屏上进行按键操作即可实现自动呼叫，极大地降低了管制工作负担，提高了运行效率。

2 系统构成

2.1 内话交换机

内话系统以内话交换机设备为核心，用户电话分机分布在车厢内，用户之间无上下级调度，具有平等地位。内话交换机负责车辆设备间和运行控制室之间通讯时的话机和麦克切换联接，类似电话交换机的功能，可实现站位之间点对点的全双工通讯。内话交换机安装在车辆设备间的电气控制柜内。

2.2 用户话机

车厢内每个乘务员站位处都装有一个话机，且话机形状、大小相同，功能相似。用户话机内部包含内话接口板卡和键盘接口板卡。

2.2.1键盘接口板卡

话机上有一个13键或14键小键盘。键盘接口板卡的主要功能有：实时读取按键值；将按键值转换为负脉冲数输出至话机的内话接口板卡。键盘采用4×4的连接阵列，如图1所示。

图1 乘务员话机键盘接口板卡原理图

话机键盘接口板卡上安装有型号为PIC16F886的PIC单片机。单片机的 RB2～RB5端口设置为数字输出口，作为键盘的4根行线；单片机的 RC4～RC7 端口设置为数字输入口，作为键盘的4根列线。在行线与列线的交叉点处安置一个按键电门。

按键值的采集步骤为：首先设置RB2～RB5端口输出高电平；然后将RB2～RB5端口中的一个端口，如RB5设置为低电平；最后依次读取RC4～RC7端口的数字值，当某个端口为低电平时，说明对应的按键按下。如此时读取RC6为低电平，则说明按键 1 被按下。

2.2.2键盘接口采集程序

键盘接口采集程序包括按键值采集、按键值向输出脉冲数转换、负脉冲输出等子程序，可实现上述键盘接口板卡的读取输出功能。

(1)按键值采集子程序

设置输出口RB3=0为例，按键值采集程序的流程图如图2所示。

图2 RB3为低电平采集程序流程图

首先将RB5～RB2设置为高电平，然后依次设置RB5～RB2为低电平。读取 RC7～RC4端口为低电平时，将相应的按键值存入变量(0×78)中。设置RB3为低电平，RB2、RB4、RB5为高电平，若此时RC6为低电平，说明RB3与RC6交叉处的电门ALL被按下，该电门的按键值0×5存入变量(0×78)中。

电门与行列数字端口的对应关系如图3所示。

图3 电门与数字端口对应关系示意图

(2)按键值向输出脉冲数转换子程序

按键值存入变量(0×78)后，进行按键值向输出脉冲数的转换。

转换程序将变量(0×78)转换成相应的脉冲数存入变量(0×23)中。转换后进入子程序 L119，进行负脉冲的输出操作。当扫描发现变量(0×78)中的值是 0×ff或非正常按键值时，程序将进入子程序 L018 继续按键值的扫描。按键、变量(0×78)、变量(0×23)和负脉冲数的关系如表1所示。

表1 按键、变量值和负脉冲数关系表

(3)负脉冲输出子程序

键盘接口板卡上的单片机利用数字端口RC2和RC3向内话接口板卡RC4和RC5端口发送负脉冲。负脉冲形式如图4所示。

图4 话机内话键盘输出数字形式

RC2和RC3均为高电平，需要输出负脉冲时，RC3首先变为低电平，向外发出脉冲开关“打开”的信号。经过一定时间的延时(一般为10 ms)后，RC2开始输出负脉冲，脉冲数的多少依据变量(0×23)值的大小而决定。

2.2.3内话接口板卡

内话接口板块的主要功能是将话机键盘的按键值转换为脉冲串发送给内话交换机。内话接口板卡系统包含：音频的输入/输出、电门状态信息的输入、灯光驱动输出和数字信号输入/输出。该接口板卡没有使用灯光驱动输出功能。

内话接口板卡将键盘接口板卡输出的与按键值相关的脉冲串作为单片RC4和RC5的数字输入，RC4和RC5输入的脉冲串是负脉冲串，RC4为脉冲开关，RC5为脉冲串。数字信号输入/输出电缆分别连接到单片机的RA2-RA5端口。

内话接口板卡采用的单片机是Microchip公司生产的型号为PIC16F886式单片机。单片机的RA0、RA1和RC4-7设置为数字输入口，采集电门状态信息。

2.2.4内话接口板卡程序设计

内话接口板卡上的单片机程序主要功能是将键盘接口板卡传送来的与按键值相关的负脉冲发送给内话交换机，包含延时、数字信号输入输出、电门状态信息输入等子程序。

(1)延时子程序

与运行控制室和车厢内的内话接口板卡上延时子程序基本相同，延时子程序的延时计数值选择10(0×a)时，延时时间是10 ms。

(2)数字信号输入子程序

数字信号输入子程序用于接收来自键盘接口板卡的负脉冲。RC4端口与键盘接口板卡的RC3端口相连，RC5端口与键盘接口板卡的RC2端口相连。该程序实时监测脉冲开关 RC4 的状态信息。当RC4为低电平时，说明脉冲开关打开，可接收RC5的负脉冲信息。每接收完一个负脉冲信息，将脉冲计数器(0×2d)加 1，然后监测脉冲开关RC4是否为高电平。若RC4为高电平，说明脉冲开关已关闭，结束该程序运行返回；若RC4仍为低电平，则继续接收RC5的负脉冲信息并完成脉冲计数。

(3)数字信号输出子程序

数字信号输出子程序的功能是将键盘脉冲信息以正脉冲的形式发送至内话交换机。数字信号通过RA2和RA3端口输出到内话交换机，RA2为脉冲开关，RA3为待发送的正脉冲。

(4)电门状态信息输入子程序

话机的内话接口板卡仅使用1个电门状态信息输入端口RA0，采集CN3-7电门状态信息。首先设置这个端口为数字输入，然后程序采用查询的方式不断读取该电门的状态。当电门被按压瞬间，端口采集到低电平，RA2和RA3向内话交换机输送8个脉冲；当电门被松开瞬间，端口采集到高电平，RA2和RA3向内话交换机输送13个脉冲。

3 结束语

本文采用Microchip公司的PIC16F886型号单片机，对话机上的键盘接口采集程序和内话接口程序进行设计，可实现实时读取按键值、将按键值转换为负脉冲数输出到内话接口板卡，内话接口板卡再将按键值转换为脉冲串发送给内话交换机等一系列功能，从而提升了客运交通装备车厢内话系统的通信可靠性。