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北车集团大同电力机车有限责任公司与法国阿尔斯通公司合作生产中国双节DJ4大功率交流传动电力机车。该机车司机显示单元所使用的车载显示屏系统设备主要依靠进口,给维修保养带来了困难。本论文旨在设计一套全新的车载显示屏系统设备,实现国产化。主要工作如下:1.比较分析国内外5种主流电力机车车载显示屏系统的硬件和机车状态信息的显示内容、方式,总结得出适合本系统的显示界面图形。2.对DJ4机车采用的WorldFIP现场总线进行研究,包括其技术特点、通信协议、数据帧格式、寻址方式和传输机制等。3.设计系统硬件电路。上位机硬件平台选用三星S3C2410作为微处理器,设计了存储单元、TFT液晶接口、调试下载接口以及通信接口等;下位机硬件平台选用MCS-51作为微控制器,设计了串行通信接口和WorldFIP现场总线通信接口。4.通过编写系统下位机控制软件,实现从WorldFIP现场总线获得机车状态信息,包括牵引信息、配置维护信息、故障处理信息等。5.定制适合系统上位机硬件平台的嵌入式操作系统WinCE5.0,利用嵌入式开发工具LabVIEW PDA Module完成司机显示单元人机界面开发,并与系统下位机交换数据,实现机车状态信息的实时采集、存储及图形化显示等功能。6.利用基于灰色理论的人机界面综合评价模型,对车载显示屏系统人机界面进行评价。综上所述,本文设计了一套以嵌入式系统为核心,基于WorldFIP现场总线,包含机车状态信息采集与图形化显示的车载显示屏系统,并进行了实验室模拟试验。试验结果表明,WorldFIP现场总线通信正常,司机显示单元人机界面友好,机车状态信息一目了然,系统具有良好的实时性,稳定性和可靠性,且容易升级和扩展。但要达到实用水平,系统还有待进一步完善。