基于單片機(jī)的火車(chē)道口安全警報(bào)的研究與設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-24 20:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 能：①將復(fù)合信號(hào)中車(chē)輪信號(hào)分離并整形為脈沖信號(hào)②分離出復(fù)合信號(hào)中包含的故障信息③對(duì)車(chē)輪信號(hào)中的顫動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波④對(duì)傳感器及線路傳輸?shù)母蓴_信號(hào)進(jìn)行處理1 信號(hào)處理電路包括 1 縱向通道，處理 2 路傳感器的信號(hào)，其中一路傳感器的信號(hào)構(gòu)成 int0 中斷，另一路傳感器的信號(hào)構(gòu)成 int1 中斷。信號(hào)處理電路由信號(hào)輸入級(jí)、整形級(jí)、光電隔離級(jí)、鎖存選通級(jí)和中斷控制邏輯形成電路組成。信號(hào)處理電路如圖4 所示： 圖 4 信號(hào)處理電路對(duì)信號(hào)輸入級(jí)的要求，一是檢測(cè)信號(hào)的瞬時(shí)變化，二是連續(xù)檢測(cè)信號(hào)電平的變化，所以采用圖示電路。其中 C1 為濾波電容，YM1 為壓敏元件，可以防止雷電以及車(chē)電高電壓竄入。R1 為限流電阻，DD2 為單向整流限幅二極管，防止輸入過(guò)壓，且完成傳感器輸入信號(hào)的尖脈沖波形到方波脈沖的轉(zhuǎn)換。RP1 為 22kΩ 分壓電阻。信號(hào)整形級(jí)選用得是 74HC245 芯片，74HC245 的 DIR 端接電源后，使方向?yàn)?A 到B，第 19 管腳接地，使其始終選通。在實(shí)際的信號(hào)處理電路中，不可避免的存在各種的干擾信號(hào)，為了保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，決定在信號(hào)處理電路中增加光電隔離級(jí)，即采用隔離技術(shù)來(lái)增強(qiáng)抗干擾能力。在硬件上常用光電耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)電光電的隔離，這樣就可以有效的阻止干擾信號(hào)的傳遞。本系統(tǒng)采用的是光電耦合器是 TLP5214，這是一種完全對(duì)稱特性的光電模擬信號(hào)隔離器。該光電隔離器的特點(diǎn)是：其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為 4 個(gè)光電耦合器，它們的物理特性完全一直、重復(fù)性好、并且 4 個(gè)光電耦合器的 4 個(gè)電源實(shí)現(xiàn)了完全隔離，有良好的線形度，地面的干擾完全消除。這樣該光電耦合器在電路中就將選中的模擬信號(hào)的輸入級(jí)、輸出級(jí)完全隔離開(kāi)來(lái)，阻止了相互之間的電聯(lián)系，從而消除了輸入級(jí)、輸出級(jí)之間的干擾。設(shè)計(jì)原則首先是可靠，其次是簡(jiǎn)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，我們選用技術(shù)成熟而且可以穩(wěn)定工作的 89C51作為系統(tǒng)主電路的核心。 。 AT89C51 性能介紹AT89C51 是一種低功耗、高性能的 8 位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個(gè) 4K 字節(jié)的 Flash 可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(PEROM)，它采用了 CMOS 工藝和 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器(NURAM)技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容。片內(nèi)的Flash 存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程器來(lái)編程。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。AT89C51 的主要性能有:與 MCS51 微控制器產(chǎn)品兼容。4KB 可改編程序 Flash 存儲(chǔ)器。(可經(jīng)受 1,000 次的寫(xiě)入/擦除周期)；全靜態(tài)工作:OHZ24MHZ。三級(jí)存儲(chǔ)器保密。128X8 字節(jié)內(nèi)部 RAM。32 條可編程 I/0 線。2 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。6 個(gè)中斷源?？删幊檀型ǖ馈Ｆ瑑?nèi)時(shí)鐘振蕩器?？臻e狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存片內(nèi) RAM 中的內(nèi)容。 系統(tǒng)主電路本系統(tǒng)道口交通燈只有紅綠兩個(gè)。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(lái)進(jìn)行控制紅綠燈的切換。單片機(jī)電路設(shè)計(jì)如圖 5 所示11223344D DC CB BA ATitleNumber RevisionSizeA4Date: 2022529 Sheet of File: D:\Program Files\..\ Drawn By:EA/VP31X119 X218RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P30TXD 11RXD 10MCS89S5112MXTAL33pFC133pFC212345678910KRP VCCVCC200R191KR2022uFC10RSTP00P01P02P03P04P05P06P07P36P37RSTVCCD0D1D2D3D4D5D6D7LEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7OE74HC373 1 2GREEN1 2GREEN1 2RED1 2RED利用 74HC373 鎖存器軟件控制紅綠燈。圖 32 單片機(jī)電路 語(yǔ)音報(bào)警功能是本系統(tǒng)的第二個(gè)主要功能。語(yǔ)音電路是針對(duì)室外語(yǔ)音廣播而設(shè)計(jì)的。其核心為 microchip 公司生產(chǎn)的PIC16C71 單片機(jī)，語(yǔ)音芯片為 ISD（Information Storage Device）公司生產(chǎn)的ISD1420 芯片。 ISD1420芯片介紹ISD1420 芯片特點(diǎn)：SD1420 芯片采用直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)，且錄放音質(zhì)極好，并有一定的混響效果；它的外圍元件簡(jiǎn)單，僅需簡(jiǎn)單的阻、容元件即可組成簡(jiǎn)單的錄、放電路；但電源供電，典型電壓+5V。待機(jī)時(shí)低功耗，放音電流 15mA；放音時(shí)間 20s,可擴(kuò)充級(jí)聯(lián)；可持續(xù)放音，也可分段錄放，最小分段：20s/160 段=，可分段 160 段；錄、放次數(shù)達(dá) 10 萬(wàn)次；斷電信息存儲(chǔ)，無(wú)需后備電池，信息可存儲(chǔ) 100 年；
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