CN102830614A

CN102830614A - 一种民航机载驾驶舱时钟

Info

Publication number: CN102830614A
Application number: CN2012103254138A
Authority: CN
Inventors: 巫玲坚; 李北; 鲍贤勇; 陈恭谦
Original assignee: Fiyta Group Co Ltd; Shenzhen Fiyta Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: Feiyada Precision Technology Co., Ltd; SHENZHEN FLYTA TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd.
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: CN102830614B

Abstract

本发明公开了一种民航机载驾驶舱时钟，包括控制组件（100）、显示组件（200）、电源组件（300）；所述电源组件（300）用于为控制组件（100）、显示组件（200）提供所需电压，所述显示组件（200）是含背光模组的LCD显示器，所述控制组件（100）包括微控制器（110）、按键模块（120）、背光调节模块（130）、时钟模块（140）、通信模块（150）、显示驱动模块（160）以及背光控制模块（170）。本发明的民航机载驾驶舱时钟，可切换显示本地时间和协调世界时、可与飞机控制系统和其它机载设备通信、可自校准、可调节显示屏亮度、可航时计时与秒表计时，而且显示功耗小、计时精度高、易于快速辨识。

Description

一种民航机载驾驶舱时钟

技术领域

本发明涉及一种航空时钟技术领域，尤其涉及一种民航机载驾驶舱时钟。

背景技术

现有技术中揭示了一种航空时钟，请参阅中国专利，专利申请号：20101058198.5，发明名称为“一种多功能航空钟”，授权公告号：CN 102096370B。该专利文献揭示了一种结合机械指针式和LED数字式双显示航空时钟，指针在运行过程中会遮挡LED显示的时间。所揭示时钟仅能为飞行人员提供本地时间显示和计时服务，不能同时显示协调世界时时间和本地时间，没有自校准功能，也不能为飞机上的其他设备提供时钟信号，无法满足现有民航机载驾驶舱设备对计时时钟的功能需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种计时精度高、低功耗的民航机载驾驶舱时钟。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种民航机载驾驶舱时钟，包括显示组件和电源组件，其特征在于，还包括控制组件，所述控制组件包括微控制器以及分别与微控制器连接的时钟模块和通信模块，其中：

时钟模块，包括用于记录本地时间的可读写第一时钟单元和用于记录协调世界时时间数据的可读写第二时钟单元；

通信模块，用于接收飞机驾驶舱内部的ARINC429总线上来自机载GPS单元的协调世界时时间数据，以及通过ARINC429总线为其他机载设备提供其所需时间数据；

微控制器，用于读取时钟模块的第一时钟单元和第二时钟单元提供的本地时间和协调世界时时间数据以控制显示组件显示相应内容、接收通信模块的协调世界时时间数据以写入到时钟模块来校准本地时间和协调世界时时间、通过通信模块发送读取的本地时间或协调世界时时间数据到其他机载设备。

优选地，所述控制组件还包括由微控制器控制的显示驱动模块，所述显示驱动模块用于接收微控制器输出的本地时间和协调世界时时间数据信号并驱动显示组件切换显示本地时间和协调世界时时间。

优选地，所述显示驱动模块还用于驱动显示组件显示航时计时和秒表计时。

所述控制组件还包括按键模块，所述按键模块包括四个按键，依次用于切换显示项、设置时间、秒表计时、航时计时。

优选地，所述显示组件采用模拟指针指示秒表的秒计时。

优选地，所述显示组件是含背光模组的LCD显示器，所述显示器的显示界面包括表盘刻度区、数字显示区以及模拟指针，所述数字显示区又包括上、中、下三个区域，所述上显示区用于显示本地时间或者协调世界时时间，所述中显示区用于显示年、月或日，所述下显示区用于显示航时计时和秒表计时。

优选地，所述通信模块包括数据收发单元和电平转换单元，所述数据接收单元的接收端与驾驶舱内部的ARINC429总线互联，所述电平转换单元的发送端与需要时间信号的其他机载设备互联。

优选地，所述通信模块还可通过CAN总线、I²C总线、RS-485串行总线或USB接收、发送时间数据，为对应的设备提供时间显示和校准。

优选地，所述时钟模块还包括分别与第一时钟单元和第二时钟单元连接的温补晶振，所述温补晶振用于为双时钟单元和提供精准的原始时钟频率，所述来自机载GPS单元的协调世界时时间信号用于校准时间、消除累积误差。

优选地，所述电源组件包括备用电源电路和电源管理电路，所述电源管理电路用于在主电源断电或电压过低状态时将时钟模块的供电电路由主电源电路切换到备用电源电路。

实施本发明的机载驾驶舱时钟，可切换显示本地时间（MAN时间）和协调世界时（UTC时间），可与飞机控制系统时间同步且为其他机载设备提供时间信号，可同时使用航时（ET）计时和秒表（CHR）计时，可自动或手动调节屏幕亮度，可接受、校准、发送实时协调世界时时间信息，而且显示功耗小、计时精度高、易于快速辨识。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明民航机载驾驶舱时钟的原理框图；

图2是本发明民航机载驾驶舱时钟的原理框图中通信模块的结构示意图；

图3是本发明民航机载驾驶舱时钟的显示界面的示意图；

具体实施方式

如图1所示，本发明民航机载驾驶舱时钟，包括控制组件100、显示组件200和电源组件300。控制组件100包括MCU110、按键模块120、背光调节模块130、时钟模块140、通信模块150、显示驱动模块160和背光控制模块170。时钟模块140包括晶振芯片、本地时间时钟单元（第一时钟单元）141、协调世界时时钟单元（第二时钟单元）142，两个时钟单元可采用两枚可读写的实时时钟芯片，用于记录时间和提供本地时间和协调世界时的数据。通信模块150包括数据收发单元和电平转换单元，数据收发单元的接收端与驾驶舱内部的ARINC429总线互联，电平转换单元的发送端与需要时间信号的其他机载设备互联。背光调节模块130包括两种调节方式：手动调节和自动调节，其自动调节是通过光电转换器件，将环境光转换为电流信号来调节显示屏亮度。显示组件200包括含背光模组的LCD显示器，LCD显示方式，结构单一，因而功耗小、故障点少，满足了航空飞行对节能、高可靠性的要求。电源组件300含备用电源，备用电源可在主电源断电状态时为本发明航空时钟的时钟模块140提供不间断电压。微控制器MCU110用于读取时钟模块140的时间数据或者向时钟模块140写入协调世界时时间数据，接收通信模块150的协调世界时时间数据，向通信模块150发送本地时间或协调世界时时间数据，处理手动调节模块131输入信号和自动调节模块132输入信号控制LCD显示组件200的背光亮度，处理按键模块120的信号然后向LCD显示组件200发送相应的显示内容。

本实施例中，通信模块150的构成如图2所示，数据收发单元为HS3282芯片，电平转换单元为HS3182芯片，HS3282芯片用于完成发送数据缓存以及收发数据的串并行转换的，HS3182芯片用于完成时钟内部逻辑信号与ARINC429差分信号的转换并对ARINC429总线传输速率进行调节，但是通信模块150的ARINC429数据收发单元和电平转换单元不局限于上述的两款芯片，其他兼容ARINC429通信协议的芯片也可实现同等功能；时钟模块140的晶振芯片采用温补晶振143，温补晶振143分别与两个实时时钟芯片连接并用于提供精准的原始时钟频率，其通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减；背光调节模块130的自动调节模块132包括将光信号变成电信号的光敏二极管，该光敏二级管可用光敏电阻、光电转换芯片、光电耦合器等其他光电转换器件代替。

基于上述民航机载驾驶舱时钟的模块结构，对本发明进行以下详细说明：

1.电源供电

电源组件300，正常供电时，输入为28VDC的工作电源为显示组件200提供5V电压，为通信模块150提供±15V电压，为背光控制模块170供9V电压，为其他设备提供5V电压；工作电源中断或不充足时可投入使用备用电源，此时输入为28VDC的备用电源主要为时钟模块140提供5V不间断电压以保障时钟源的正常运行。

2.双时钟显示

时钟模块140包括本地时间（MAN）时钟单元141和协调世界时（UTC）时钟单元142，两个时钟单元可分别采用可读写的MAN实时时钟芯片和UTC实时钟芯片，两枚可读写的实时时钟芯片通过I²C串行总线与微控制器MCU 110进行通信。需要显示本地实时时间时，MCU 110首先从MAN实时时钟芯片读取本地时间数据，再控制显示驱动模块160驱动LCD显示组件200显示读取的本地时间数据；需要显示协调世界时时间，MCU 110首先从UTC实时时钟芯片读取协调世界时时间数据，再控制显示驱动模块160驱动LCD显示组件200显示读取的协调世界时时间。通过按键模块120的121按键可实现本地时间与协调世界时时间的显示切换。

3.与外部通信

通信模块150的数据收发核心单元由HS3282和HS3182构成，芯片HS3282的接收端与驾驶舱内部的ARINC429总线互联，芯片HS3182的发送端与需要协调世界时信号或本地时间信号的其他机载设备的ARINC429总线互联。芯片HS3282接收到来自驾驶舱内部的ARINC429总线上的有效数据，DR引脚产生一个下降沿，该下降沿触发MCU 110的外部中断，MCU 110即读取该数据，如果该数据是有效的协调世界时时间信号，MCU 110则把该数据写入时钟模块140实时时钟芯片；当其他机载设备需要发送协调世界时时间或本地时间信号时，MCU 110先从时钟模块140的MAN实时时钟芯片或UTC实时钟芯片读取数据，再将读取的数据发送给芯片HS3282，芯片HS3282对数据进行并/串行转换后再由芯片HS3182转换为符合ARINC 429协议要求的电平，经由ARINC429总线将时间信号传送给其他机载设备，使整个飞机系统的时间保持同步。

4.时间校准

首先，时钟模块140包括分别与第一时钟单元141和第二时钟单元142连接的温补晶振143，其可通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减；其次，通信模块150接收飞机驾驶舱内部的ARINC429总线上来自机载GPS单元的协调世界时时间信号，该信号来源于铯原子钟，其精度为：1×10^-12~1×10^-13，MCU110把该信号作为授时信号写入时钟模块140的实时时钟芯片，从而对协调世界时和本地时间进行校准。

5.双计时

把按键模块120的按键123或124按下，MCU110的外部中断，启动秒表（CHR）计时或者航时（ET）计时，利用MCU110的定时器的溢出中断功能获得1s中断,中断后，MCU 110控制显示驱动模块160驱动LCD显示组件200显示计时数据。按键123循环按下依次为启动，停止和清除秒表（CHR）计时；124按键循环按下依次是开始，暂停，继续航时（ET）计时，长时间按下124按键航时（ET）计时退出。

6.背光调节

背光调节模块130包括手动调节模块131和自调节模块132，手动调节模块131先将有效值为0-5V的AC信号通过有效值转换电路转换为0-5V的DC信号，再将转换后的0-5V的DC信号传送到MCU 110，MCU 110对接收到的背光调节信号进行A/D转换后输出对应的可调整占空比的功率控制信号；自动调节模块131将环境光亮通过光电转换器件转换为电流信号，再经过放大整形，形成0-5V的DC信号后传送到MCU 110，MCU 110对接收到的背光调节信号进行A/D转换后输出对应的可调整占空比的功率控制信号。背光控制模块170接收MCU 110输出的可调整占空比的功率控制PWM信号，来控制LCD显示组件200的背光亮度。

7.LCD显示

如图3所示显示屏包括表盘刻度区20和数字显示区30。刻度盘上的指针采用模拟指针10，模拟指针10由多根秒线组合而成，本实施例中模拟指针10由5根秒线组合而成，模拟指针10在刻度盘上行走时不会遮挡数字显示区30的数字。数字显示区又分为上、中、下三部分，上显示区31用于响应按键121的操作切换显示本地时间或者协调世界时时间，中显示区32用于响应按键121的操作切换显示本地时间或者协调世界时时间的年、月或日，下显示区33用于显示航时计时和秒表计时。按键122是增量式编码开关，按下时可设置本地时间的时间和日期，左右旋动可增加或减少相应的设置数值。

进一步地，本发明的时钟不仅可应用于航空飞机上，还可应用于计算机、游戏机、视频或音像设备、船只、车辆等设备上，相应的通信模块150可通过USB(Universal Serial BUS通用串行总线)、I²C（Inter-IC）总线、RS-485串行总线或CAN(Control Area Network控制局域网)总线接收和/或发送时间数据，然后传送到微控制器110，微控制器110再用接收到的时间数据对第一时钟单元141和第二时钟单元142进行设置或校准。进一步地，微控制器110还可读取第一时钟单元141和/或第二时钟单元142的时间信息，并通过上述总线发送，为设备承载的其它对应设备提供所需显示的时间信号并用于校准其它承载设备的时间。显示驱动模块160和显示组件200可以作对应调整，以方便显示相关的信息。

第一时钟单元141和第二时钟单元142所记录的时间是用户根据自己需求、所用设备、所在地等自身情况感觉最合适的时间，例如一家跨国的物流公司需要知道目的货运港口的当地时间，只需要通过设置时区，即可将第二时钟单元142的协调世界时换算为目的货运港口的当地时间，通过显示组件200显示，用户即获得了目的港口的当地时间。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种民航机载驾驶舱时钟，包括显示组件（200）和电源组件（300），其特征在于，还包括控制组件（100），所述控制组件（100）包括微控制器（110）以及分别与微控制器（110）连接的时钟模块（140）和通信模块（150），其中：

时钟模块（140），包括用于记录本地时间的可读写第一时钟单元（141）和用于记录协调世界时时间的可读写第二时钟单元（142）；

通信模块（150），用于接收飞机驾驶舱内部的ARINC429总线上来自机载GPS单元的协调世界时时间数据，以及通过ARINC429总线为其他机载设备提供其所需时间数据；

微控制器（110），用于读取时钟模块（140）的第一时钟单元（141）和第二时钟单元（142）提供的本地时间和协调世界时时间数据以控制显示组件（200）显示相应内容、接收通信模块（150）的协调世界时时间数据以写入到时钟模块（140）来校准本地时间和协调世界时时间、通过通信模块（150）发送读取的本地时间或协调世界时时间数据到其他机载设备。

2.根据权利要求1所述的民航机载驾驶舱时钟，其特征在于，所述控制组件（100）还包括由微控制器（110）控制的显示驱动模块（160），所述显示驱动模块（160）用于接收微控制器（110）输出的本地时间和协调世界时时间数据信号并驱动显示组件（200）切换显示本地时间和协调世界时时间。

3.根据权利要求2所述的民航机载驾驶舱时钟，其特征在于，所述显示驱动模块（160）还用于驱动显示组件（200）显示航时计时和秒表计时。

4.根据权利要求1所述的民航机载驾驶舱时钟，其特征在于，所述控制组件（100）还包括按键模块（120），所述按键模块（120）包括四个按键（121-124），所述四个按键依次用于切换显示项、设置时间、秒表计时、航时计时。

5.根据权利要求1所述的民航机载驾驶舱时钟，其特征在于，所述显示组件（200）采用模拟指针指示秒表的秒计时。

6.根据权利要求1或5所述的民航机载驾驶舱时钟，其特征在于，所述显示组件（200）是含背光模组的LCD显示器，所述显示器的显示界面包括表盘刻度区、数字显示区以及模拟指针，所述数字显示区又包括上、中、下三个区域，所述上显示区用于显示本地时间或者协调世界时时间，所述中显示区用于显示年、月或日，所述下显示区用于显示航时计时和秒表计时。

7.根据权利要求1所述的民航机载驾驶舱时钟，其特征在于，所述通信模块（150）包括数据收发单元和电平转换单元，所述数据收发单元的接收端与驾驶舱内部的ARINC429总线互联，所述电平转换单元的发送端与需要时间信号的其他机载设备互联。

8.根据权利要求1所述的民航机载驾驶舱时钟，其特征在于，所述通信模块（150）还可通过CAN总线、I²C总线、RS-485串行总线或USB接收和发送时间数据，为对应的设备提供时间显示和校准。

9.根据权利要求1所述的民航机载驾驶舱时钟，其特征在于,所述时钟模块（140）还包括分别与第一时钟单元（141）和第二时钟单元（142）连接的温补晶振（143），所述温补晶振（143）用于为双时钟单元（141）和（142）提供精准的原始时钟频率，所述来自机载GPS单元的协调世界时时间信号用于校准时间、消除累积误差。

10.根据权利要求1所述的民航机载驾驶舱时钟，其特征在于，所述电源组件（300）包括备用电源电路和电源管理电路，所述电源管理电路用于在主电源断电或电压过低状态时将时钟模块(140)的供电电路由主电源电路切换到备用电源电路。