【正文】 且除了定期清掃鐵屑外，無需維修，能夠適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境。在 P1和 P2點(diǎn)設(shè)置了兩個(gè)傳感器元件，用于檢測是否有 火車通過道口。設(shè)位于 P1和 P2兩點(diǎn)的傳感器所輸出的信號分別為 I1和 I2，柵門 A和 B的開閉由圖 2所示的電路控制。根據(jù)傳感器信號和控制系統(tǒng)的需要，本系統(tǒng)的信號處理電路必須要完成下列功能： 基于單片機(jī)的火車道口安全報(bào)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 4 ①將復(fù)合信號中車輪信號分離并整形為脈沖 信號 ②分離出復(fù)合信號中包含的故障信息 ③對車輪信號中的顫動(dòng)信號進(jìn)行濾波 ④對傳感器及線路傳輸?shù)母蓴_信號進(jìn)行處理 1 信號處理電路包括 1 縱向通道，處理 2 路傳感器的信號 ， 其中一 路傳感器的信號構(gòu)成 int0 中斷， 另一 路傳感器的信號構(gòu)成 int1 中斷。 R1 為限流電阻， D D2 為單向整流限幅二極管，防止輸入過壓，且完成傳感器輸入信號的尖脈沖波形到方波脈沖的轉(zhuǎn)換。在硬件上常用光電耦合器來實(shí)現(xiàn)電光電的隔離，這樣就可以有效的阻止干擾信號的傳遞。 系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則首先是可靠，其次是簡單，具有可以滿足系統(tǒng)工作需要的計(jì)算速度，而且要考慮系統(tǒng)的綜合經(jīng)濟(jì)成本。 因此 AT89C51 是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，它可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。 4KB 可改編程序 Flash 存儲(chǔ)器 。三級存儲(chǔ)器保密 。 32 條可編程 I/0 線 。 6 個(gè)中斷源 。片 內(nèi)時(shí)鐘振蕩器 。模擬交通燈 使用發(fā)光二極管， 可直接接單片機(jī)引腳 ,其中紅燈接 和 ；綠燈接 和 ,再 用軟件來進(jìn)行 控制紅綠燈的切換 。其核心為 microchip 公司生產(chǎn)的 PIC16C71單片機(jī)，語音芯片為 ISD（ Information Storage Device）公司生產(chǎn)的 ISD1420 芯片。電源部分采用二極 管整流電路，接在電源變壓器的次級輸出端，用四個(gè)二極管組成橋式整流電路。 芯片 L298N 的介紹。 L298N 可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號 VSS， VSS可接 4． 5～ 7 V 電壓。L298 可驅(qū)動(dòng) 2個(gè)電動(dòng)機(jī)， OUT1， OUT2 和 OUT3， OUT4 之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。 圖 7 L298N 芯片的引腳圖 驅(qū)動(dòng)控制電路圖 及 工作原理 單片機(jī)輸出口 、 為 L298N 提供脈沖信號， L298N 正常工作時(shí)，輸入信號INT1 和 INT2 來控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn) 及停止 ，通過單片機(jī)輸出脈沖頻率控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速即欄木升降的快慢。 基于單片機(jī)的火車道口安全報(bào)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 10 圖 9 電源電路 硬件抗干擾設(shè)計(jì) 系統(tǒng)抗干擾性及可靠性設(shè)計(jì)原則 近幾年來，單片機(jī)系統(tǒng)對工業(yè)自動(dòng)化、生產(chǎn)過程控制、智能化儀器儀表等領(lǐng)域造成的干擾后果主要表現(xiàn)在以下 幾個(gè)方面： 數(shù)據(jù)采集誤差加大 控制狀態(tài)失靈 數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化 程序運(yùn)行失靈 針對這些內(nèi)部和外部因素的干擾，采取有效的軟硬件措施加以解決，是可靠性設(shè)計(jì)的基本任務(wù)。這是本系統(tǒng)在抗干擾性以及可靠性設(shè)計(jì)方面遵循的基本原則。其設(shè)計(jì)力圖僅允許 50HZ 交流電通過，對高頻干擾電壓有較好的衰減作用。系統(tǒng)抗電磁干擾的能力又稱為電磁兼容性，目前，各種軍用、民用電子設(shè)備對電磁兼容性的要求越來越高。 CMOS 一般比 TTL 好，功耗小，所以優(yōu)先選用 CMOS 芯片。濾波措施是對進(jìn)入電路內(nèi)部的連接電纜，都加濾波環(huán)節(jié)，以抑制其傳導(dǎo)干擾，同時(shí)在內(nèi)部電路的信號輸入部分也加有濾波電容。 4 軟件設(shè)計(jì) 硬件電路確定以后，系統(tǒng)的主要功能將依賴于系統(tǒng)軟件來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)總體程序框圖如圖 41 所示： 基于單片機(jī)的火車道口安全報(bào)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 12 初 始 化語 音 報(bào) 警紅 燈 亮下 欄 桿語 音 報(bào) 警紅 燈 亮下 欄 桿電 機(jī) 停開 始欄 桿 是 否 完 全 放 下 ？欄 桿 是 否 完 全 放 下 ？火 車 是 否 離 開 ？火 車 是 否 離 開 ？電 機(jī) 停來 車 方 向 是 否 為 從 左 到 右 來 車 方 向 是 否 為 從 右 到 左停 止 語 音 報(bào) 警綠 燈 亮欄 桿 升 起停 止 語 音 報(bào) 警綠 燈 亮欄 桿 升 起欄 桿 是 否 完 全 升 起 欄 桿 是 否 完 全 升 起YNYNYYNYYN NYN NN 圖 41 軟件總體框圖 在圖 41中，程序開始時(shí)，首先初始化，判斷來車方 向 是否為從左到右，若不是，重新判斷，是往下執(zhí)行，語 音 報(bào)警提示，紅燈亮，下欄桿，當(dāng)欄桿完全放下后，電機(jī)停止，然后判斷火車是否離開，離開則綠燈亮，欄桿升起，完全升起后，重復(fù)開始，進(jìn)入到下一次循環(huán)。 系統(tǒng)流程 如圖 48 所示： 基于單片機(jī)的火車道口安全報(bào)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 13 紅燈亮、綠燈暗初始化結(jié)束檢測是否有列車通過列車是否完全通過NNYY 圖 48 交通燈控制流程 在圖中首先初始化，在檢測是否有列車通過，若無列車通過，則重新檢測；若系統(tǒng)檢測到有列車通過道口，則紅燈亮，綠燈暗，然后檢測列車是否完全通過，若沒有完全通過重新檢測，若列車已完全通過道口則程序結(jié)束。 軟件抗干擾措施 雖然本單片機(jī)系統(tǒng)在硬件抗干擾方面已經(jīng)采取了很多措施，從理論到實(shí)際也確實(shí)可行，但是對于一個(gè) 系統(tǒng)的整體抗干擾能力來說，還是不夠，必須在軟件編制上盡可能采取強(qiáng)有力的抗干擾措施。 7 結(jié)論與展望 本課題對鐵路站內(nèi)道口自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)，針對目前道口報(bào)警主要靠電話通知和人工瞭望的狀態(tài)，設(shè)計(jì)了可以實(shí)時(shí)采集來車信息并通知道口值守人員及過往行人的報(bào)警系統(tǒng)，并最終達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，主要工作有： 選取了凸出極磁電式傳感器，并在該傳感器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了來車信息采集及測速的方法，為系統(tǒng)功能的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性打下了基礎(chǔ)。 20xx， 3： 5～ 6 [2] 李玲桂 .國外平交道口的安全措施 [J]北京：鐵道知識(shí)， 20xx、 2， 22～ 23 [3] TB1000799[s].鐵路信號設(shè)計(jì)規(guī)范 [4] 張伯敏 .鐵路車站接發(fā)列車安全性系統(tǒng)分析 [J]上海鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)， 199 4， 33～ 35 [5] 張迎新 .單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用、及接口技術(shù) [M]國防工業(yè)出版社， 1993， 221230 [6] 陳章龍 .實(shí)用單片機(jī)大全 [M]黑龍江技術(shù)出版社， 1989， 277311 [7] 李雙全，李凱昕 .一種用于單片機(jī)間的串行通訊方法 [J]黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)， 20xx， 17， 37～39 [8] 金秋生 .氧化鋅壓敏電阻的過電壓保護(hù) [J]安全用電 20xx、 12， 35～ 37 [9] 楊華舒，楮福濤 .單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)抗干擾的軟件設(shè)計(jì)途徑 [J]電子技術(shù)應(yīng)用， 20xx、 3， 20～ 22 基于單片機(jī)的火車道口安全報(bào)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 17 附錄 語音板電路原理圖 基于單片機(jī)的火車道口安全報(bào)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 18 致謝