基于單片機的火車道口安全警報的研究與設計-資料下載頁
2025-06-27 20:02本頁面
【正文】 要包括電路設計、接地和屏蔽設計。電路設計包括帶寬控制、去耦、濾波和隔離。帶寬控制主要是選用高抗干擾能力的邏輯芯片。CMOS 一般比 TTL 好，功耗小，所以優(yōu)先選用 CMOS 芯片。盡量選用比較低的時鐘頻率，本單片機系統(tǒng)選用 6MHZ。對輸入的開關量要進行限幅、 RC 濾波、整形。去耦措施是對共模耦合采取分開回路的設計，對互阻耦合，采取使空間導體彼此遠離，尺寸盡量減小，就近接地和加粗地線。濾波措施是對進入電路內(nèi)部的連接電纜，都加濾波環(huán)節(jié)，以抑制其傳導干擾，同時在內(nèi)部電路的信號輸入部分也加有濾波電容。隔離措施是用光電耦合器把內(nèi)部電路與外部接口隔離開，將各單元電路也盡可能隔離開。通過以上抗干擾措施從而減小外部環(huán)境對系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾性能。至此，整個系統(tǒng)的硬件設計部分介紹完畢，實驗表明本設計的硬件系統(tǒng)設計較為合理，工作穩(wěn)定，能完成預定的各種功能要求，具有較高的可靠性。4 軟件設計硬件電路確定以后，系統(tǒng)的主要功能將依賴于系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)。系統(tǒng)能否正常可靠地工作，除了硬件的合理設計外，與功能完善的軟件設計是分不開的。軟件采用匯編語言進行程序設計。系統(tǒng)軟件總體上分三大部分：初始化及設備自檢和斷線檢測、鍵盤管理、列車接近檢測報警等。系統(tǒng)總體程序框圖如圖 41 所示：初始化語音報警紅燈亮下欄桿語音報警紅燈亮下欄桿電機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警綠燈亮欄桿升起停止語音報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，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，語音報警提示，紅燈亮，下欄桿，當欄桿完全放下后，電機停止，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，重復開始，進入到下一次循環(huán)。如果來車方向是從右到左，也如前所述，開始聲光報警并下放欄桿，然后判斷火車是否離開，完成后，重新開始循環(huán)。 交通燈控制軟件設計交通控制部分是系統(tǒng)主要功能是通過道口紅綠燈控制行人的通過的報警系統(tǒng)。交通控制軟件系統(tǒng)采用針對的 PIC 單片機的匯編語言編寫。系統(tǒng)流程如圖 48 所示： 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。 語音廣播軟件設計語音廣播部分軟件系統(tǒng)采用針對的 PIC 單片機的匯編語言編寫，在本系統(tǒng)中由于單片機是將“司機、行人請注意，火車就要開過來了，請不要搶行和翻越欄桿”或“還有火車開過來，請不要搶行和翻越欄桿”兩句話，所以軟件流程比較簡單。如圖48 所示圖 48 廣播流程 道口欄木軟件設計生成電機控制邏輯驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)中斷標志清 0YN中斷響應電機控制指令返回道口欄木軟件流中斷響應后，執(zhí)行電機控制指令，再生成電機控制邏輯，生成的電機控制邏輯驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，然后中斷完成，把中斷標志清零，最后返回到主程序。若果不執(zhí)行電機控制，則直接終止中斷，返回到主程序。 軟件抗干擾措施雖然本單片機系統(tǒng)在硬件抗干擾方面已經(jīng)采取了很多措施，從理論到實際也確實可行，但是對于一個系統(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有力的抗干擾措施。系統(tǒng)采用數(shù)字濾波即延時重復讀取開關量輸入值的措施來提高系統(tǒng)的抗干擾性能。傳感器脈沖信號在傳入時往往會迭加上干擾脈沖，所以除了硬件抗干擾電路外，軟件采樣時，必須讓脈沖信號延時讀取，且只有重復讀取值 8 次相同時才認為讀入值有效，該抗干擾程序流程如圖 53 所示。計數(shù)器清零讀入本次值與前次值相同嗎 ？計數(shù)器加 1 等于 8 嗎 ？前次寄存器置初值讀入數(shù)有效NNYY圖 53 軟件抗干擾流程總之,系統(tǒng)在采取了以上措施后,經(jīng)過實際的試驗和應用,取得了較好的效果，達到了設計要求。7 結(jié)論與展望本課題對鐵路站內(nèi)道口自動報警系統(tǒng)進行了研究與設計，針對目前道口報警主要靠電話通知和人工瞭望的狀態(tài)，設計了可以實時采集來車信息并通知道口值守人員及過往行人的報警系統(tǒng)，并最終達到了預期的設計目標，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上設計出了來車信息采集及測速的方法，為系統(tǒng)功能的準確性、實時性打下了基礎。設計了單片機系統(tǒng)，使系統(tǒng)可以準確處理傳感器采集的信息并產(chǎn)生聲光、語音報警信息，達成了最終的報警功能。系統(tǒng)各大模塊的軟件設計。參考文獻[1] [J]北京:鐵路技術創(chuàng)新。2022，3：5～6[2] [J]北京：鐵道知識，2022，22～23[3] TB1000799[s].鐵路信號設計規(guī)范[4] [J]上海鐵道大學學報，1994，33～35[5] 、應用、及接口技術[M]國防工業(yè)出版社，1993，221230[6] [M]黑龍江技術出版社，1989，277311[7] 李雙全，[J]黑龍江工程學院學報，2022，17，37～39[8] [J]安全用電 20212，35～37[9] 楊華舒，[J]電子技術應用，2023，20～22附錄 語音板電路原理圖
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