【正文】 ～SL0為 B 組顯示信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng)顯示數(shù)碼管的片選。根據(jù) 8279 的輸出端與數(shù)碼管各段的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以推出各種顯示狀態(tài)的段選碼。由于數(shù)碼管中每段發(fā)光二極管的負(fù)載電流需l0mA 左右，因此，8279 的引腳 OUTA3～A0,OUTB3 ～BO 輸出的八路顯示信號(hào)由MC1413 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管每路段選的驅(qū)動(dòng)放大作用。該系統(tǒng)電路如圖 所示。太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 圖 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，8279 的 A3～AO、B3～B0 輸出口數(shù)據(jù)更換與 SL3～SL0 輸出并不完全同步，所以造成顯示碼不應(yīng)亮的段也微微發(fā)光，并且顯示的字符段只是較其他段亮度強(qiáng)一些。所以在編碼掃描方式下，應(yīng)該用 BD 信號(hào)控制譯碼器的工作，使顯示器在更換數(shù)據(jù)時(shí)消隱，上述問(wèn)題即可得到解決。至此，整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分介紹完畢，實(shí)驗(yàn)表明本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為合理，工作穩(wěn)定，能完成預(yù)定的各種功能要求，具有較高的可靠性。太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 30 第 4章 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(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)能否正?？煽康毓ぷ鳎擞布暮侠碓O(shè)計(jì)外，與功能完善的軟件設(shè)計(jì)是分不開(kāi)的。本系統(tǒng)的軟件采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)步驟：1. 注意問(wèn)題分析，明晰所要解決的問(wèn)題。2. 審慎選擇算法。根據(jù)問(wèn)題的要求和指令系統(tǒng)的特點(diǎn)，慎重決定所應(yīng)采用的計(jì)算公式和方法，這就是常規(guī)所講的算法。算法尤為重要，它是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的根本，決定所編寫(xiě)程序的正確性和將來(lái)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。3. 繪制程序框圖。依據(jù)所選擇的算法，確定出運(yùn)算的步驟和順序，把運(yùn)算過(guò)程繪制成程序的流程框圖。4. 加工出操作流程圖。依據(jù)確定的數(shù)據(jù)格式，分配工作單元，進(jìn)而將程序框圖畫(huà)成更詳細(xì)的操作流程圖。5. 編寫(xiě)匯編語(yǔ)言程序。依據(jù)程序的操作流程圖和指令系統(tǒng)編寫(xiě)出匯編語(yǔ)言程序。6. 進(jìn)行程序測(cè)試。相對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有自開(kāi)發(fā)的功能，要使用仿真器，在仿真器上以單步、斷點(diǎn)、連續(xù)方式試運(yùn)行程序，來(lái)完成對(duì)程序的測(cè)試，排除程序中的錯(cuò)誤，達(dá)到程序要求。7. 合理優(yōu)化程序。合理優(yōu)化程序就是精練程序的長(zhǎng)度，加快程序的運(yùn)算速度和節(jié)省數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元?？梢栽诔绦蛟O(shè)計(jì)中使用循環(huán)程序和子程序的形式來(lái)縮短程序，通過(guò)改進(jìn)算法和正確使用指令來(lái)達(dá)到節(jié)省工作單元和減少程序執(zhí)行的時(shí)間。系統(tǒng)軟件總體上分三大部分：初始化及設(shè)備自檢和斷線檢測(cè)、鍵盤(pán)管理、列車(chē)接近檢測(cè)報(bào)警等。采用模塊化結(jié)構(gòu)，前兩部分的程序各道口通用，第三部分程序量比較大，而且由于各道口的現(xiàn)場(chǎng)線路不盡相同，檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量和檢測(cè)點(diǎn)的位置也不同，所以該部分程序不能通用，需要根據(jù)實(shí)際情況做個(gè)別調(diào)整。系統(tǒng)總體程序框圖如圖 所示：太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 31 初始化語(yǔ)音報(bào)警紅燈亮下欄桿語(yǔ)音報(bào)警紅燈亮下欄桿電機(jī)停開(kāi)始欄桿是否完全放下 ？欄桿是否完全放下 ？火車(chē)是否離開(kāi) ？火車(chē)是否離開(kāi) ？電機(jī)停來(lái)車(chē)方向是否為從左到右 來(lái)車(chē)方向是否為從右到左停止語(yǔ)音報(bào)警綠燈亮欄桿升起停止語(yǔ)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 在圖中，程序開(kāi)始時(shí)，首先初始化，判斷來(lái)車(chē)方向是否為從左到右，若不是，重新判斷，是往下執(zhí)行，語(yǔ)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(chē)是否離開(kāi)，離開(kāi)則綠燈亮，欄桿升起，完全升起后，重復(fù)開(kāi)始，進(jìn)入到下一次循環(huán)。如果來(lái)車(chē)方向是從右到左，也如前所述，開(kāi)始聲光報(bào)警并下放欄桿，然后判斷火車(chē)是否離開(kāi)，完成后，重新開(kāi)始循環(huán)。太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 32 規(guī)定非 FFH 電平次數(shù)計(jì)數(shù)器規(guī)定初檢次數(shù)計(jì)數(shù)器規(guī)定 373 口檢測(cè)次數(shù)計(jì)數(shù) 指向第一片373讀入數(shù)據(jù)是否為FFH清本 373 非 FFH 電平次數(shù)計(jì)數(shù)器指向下片非 FFH 電平次數(shù)計(jì)數(shù)器四片 373 是否檢完清故障標(biāo)，故障燈，語(yǔ)音是否初檢初檢次數(shù)+1 是否等于 2022H清有關(guān)計(jì)數(shù)器去打印機(jī)自檢去主程序鍵掃內(nèi)容暫存本373 非 FFH 電平計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)是否達(dá)到1000H 次根據(jù) 272 口計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)值確定傳感器斷線聲光報(bào)警信息送顯示緩沖區(qū)信息時(shí)間同時(shí)顯示NYNYYNNYNY圖 太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 33 自檢的重要作用之一是對(duì)所有傳感器的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。在本系統(tǒng)初始化后就進(jìn)入自檢，而且在系統(tǒng)工作后，也更需要不斷地檢測(cè)傳感器的狀態(tài)，用以確保傳感器在火車(chē)通過(guò)時(shí)正常工作，所以在程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將開(kāi)機(jī)自檢和開(kāi)機(jī)后巡檢工作合并。在初始化后進(jìn)入自檢，開(kāi)機(jī)對(duì) 4 個(gè) 373 口自檢，連續(xù)檢測(cè) Z000H 次，如連續(xù)讀回 100OH 次非 FFH 電平，即認(rèn)為斷線。而開(kāi)機(jī)后巡檢是每執(zhí)行一次主程序循環(huán)，則對(duì)各 373 口檢測(cè)一次，出現(xiàn)了非 FFH 電平就記錄下來(lái)。每個(gè) 373 口用一個(gè) 16 位計(jì)數(shù)器記錄，當(dāng)連續(xù)記錄到1000H 次( 主程序此時(shí)也執(zhí)行 1000H 次，約需時(shí) 10 秒)，則斷線報(bào)警。報(bào)警后顯示斷線的傳感器編號(hào)，且斷線報(bào)警狀態(tài)將一直保持到恢復(fù)時(shí)結(jié)束，即斷線后繼續(xù)監(jiān)測(cè)傳感器的狀態(tài)。根據(jù)鐵路站內(nèi)道口技術(shù)條件規(guī)定，站內(nèi)道口列車(chē)接近報(bào)警時(shí)間應(yīng)為 40～90 秒，不能晚報(bào)、早報(bào)，誤報(bào)、更不能漏報(bào)，晚報(bào)、早報(bào)、誤報(bào)會(huì)使設(shè)備的置信度下降，同樣也可能引起事故。因此，一方面需要良好的硬件設(shè)計(jì)，另一方面對(duì)列車(chē)接近檢測(cè)提出很高的要求。由于存在多方向同時(shí)或先后有車(chē)接近道口的可能性，所以軟件應(yīng)能對(duì)多達(dá) 5 個(gè)方向（接車(chē)、發(fā)車(chē)、調(diào)車(chē) 調(diào)車(chē) 專用線）同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警，各種數(shù)據(jù)、標(biāo)志全部分方向設(shè)置和存放。列車(chē)接近檢測(cè)分 5 個(gè)方向，程序較長(zhǎng)，另 into、intclock 三個(gè)中斷處理模塊及其他幾個(gè)程序模塊配合它，這里僅介紹接車(chē)檢測(cè)處理的原理和主要過(guò)程，其他幾個(gè)方向類似。符合下列三個(gè)條件才可認(rèn)為是列車(chē)接近： 1 和傳感器 2 先后出現(xiàn)有效信號(hào)，注意必須是先有 1 后有 2，才能代表是接近道口的方向；對(duì)應(yīng)的速度是 1～160KM/H，在此范圍內(nèi)才算是合理的速度； a 和 b 兩次，即有兩軸以上通過(guò)傳感器。這樣可有效的防止各種干擾信號(hào)引起的誤報(bào)。一旦確認(rèn)列車(chē)確實(shí)接近道口時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)立即在道口房?jī)?nèi)產(chǎn)生聲光報(bào)警，顯示出接近方向、接近速度和到達(dá)道口的時(shí)間來(lái)通知道口工作人員，在室外通過(guò)喇叭發(fā)出語(yǔ)音廣播，來(lái)提示行人，火車(chē)馬上就要開(kāi)過(guò)來(lái)，現(xiàn)在禁止通行。此后，系統(tǒng)不再繼續(xù)計(jì)算下一軸的速度等數(shù)據(jù)，主要因?yàn)閱纹瑱C(jī)對(duì)多方向的列車(chē)速度、時(shí)間等參數(shù)同時(shí)做連續(xù)跟蹤計(jì)算處理的能力有限，并且在火車(chē)接近道口的 1～2 公里內(nèi)，其速度一般不會(huì)發(fā)生突變，所以當(dāng)前的道口現(xiàn)場(chǎng)對(duì)此一般不做要求。接車(chē)檢測(cè)處理程序流程如圖 所示。太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 34 是否是接車(chē)檢測(cè)點(diǎn)是否有計(jì)算速度標(biāo)取 計(jì)數(shù)器值，計(jì)算 V0T1＜V（160Km/h）＞是否初次計(jì)算 V與初次計(jì)算 V 是否相近置計(jì)算 V 標(biāo)志、接近時(shí)間、接近速度，送顯示緩沖區(qū)取該點(diǎn)的距離 S，計(jì)算接近時(shí)間 TT≥90S ？T 送顯示緩沖區(qū)檢測(cè)點(diǎn)換算股道數(shù)列車(chē)接近聲光報(bào)警按方向及方向數(shù)將信息送顯示區(qū)報(bào)警方向數(shù)+1清有關(guān)標(biāo)志、計(jì)數(shù)器T－90S 結(jié)果送延時(shí)單元置該方向延時(shí)標(biāo)志返回鍵掃去發(fā)車(chē)檢測(cè)NY存 V返回鍵掃YNNYYNNYYN圖 太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 35 交通控制部分是系統(tǒng)主要功能是通過(guò)道口紅綠燈控制行人的通過(guò)的報(bào)警系統(tǒng)。交通控制軟件系統(tǒng)采用針對(duì)的 PIC 單片機(jī)的匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。系統(tǒng)流程如圖 所示：紅燈亮 、 綠燈暗初始化結(jié)束檢測(cè)是否有列車(chē)通過(guò)列車(chē)是否完全通過(guò)NNYY圖 在圖中首先初始化，在檢測(cè)是否有列車(chē)通過(guò)，若無(wú)列車(chē)通過(guò)，則重新檢測(cè)；若系統(tǒng)檢測(cè)到有列車(chē)通過(guò)道口，則紅燈亮，綠燈暗，然后檢測(cè)列車(chē)是否完全通過(guò)，若沒(méi)有完全通過(guò)重新檢測(cè)，若列車(chē)已完全通過(guò)道口則程序結(jié)束。 語(yǔ)音廣播部分軟件系統(tǒng)采用針對(duì)的 PIC 單片機(jī)的匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，在本系統(tǒng)中由于單片機(jī)是將“司機(jī)、行人請(qǐng)注意，火車(chē)就要開(kāi)過(guò)來(lái)了，請(qǐng)不要搶行和翻越欄桿” 或“還有火車(chē)開(kāi)過(guò)來(lái)，請(qǐng)不要搶行和翻越欄桿”兩句話，所以軟件流程比較簡(jiǎn)單。如圖 所示太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 36 初始化檢測(cè)是否有列車(chē)通過(guò)報(bào)警信息連續(xù) 8 次播放報(bào)警語(yǔ)句 1檢測(cè)是否有反向列車(chē)通過(guò)報(bào)警信息連續(xù) 8 次播放報(bào)警語(yǔ)句 2結(jié)束NYNY圖 中斷響應(yīng)后，執(zhí)行電機(jī)控制指令，再生成電機(jī)控制邏輯，生成的電機(jī)控制邏輯驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，然后中斷完成，把中斷標(biāo)志清零，最后返回到主程序。若果不執(zhí)行電機(jī)控制，則直接終止中斷，返回到主程序。生成電機(jī)控制邏輯驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)中斷標(biāo)志清 0YN中斷響應(yīng)電機(jī)控制指令返回圖 道口欄木軟件流程圖太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 37 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(duì)于一個(gè)系統(tǒng)的整體抗干擾能力來(lái)說(shuō)，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。 系統(tǒng)采用數(shù)字濾波即延時(shí)重復(fù)讀取開(kāi)關(guān)量輸入值的措施來(lái)提高系統(tǒng)的抗干擾性能。 傳感器脈沖信號(hào)在傳入時(shí)往往會(huì)迭加上干擾脈沖，所以除了硬件抗干擾電路外，軟件采樣時(shí)，必須讓脈沖信號(hào)延時(shí)讀取，且只有重復(fù)讀取值 8 次相同時(shí)才認(rèn)為讀入值有效。 基于以上措施，考慮到強(qiáng)干擾的特殊情況下，程序也可能走飛后，在進(jìn)入陷阱之前就進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)，造成系統(tǒng)癱瘓。解決辦法是設(shè)計(jì)出自動(dòng)復(fù)位電路，處理這一特殊問(wèn)題。電路選用 14 級(jí)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 4060 芯片，接成 RC 振蕩器，振蕩頻率 f 計(jì)算如下:f=1/RC。經(jīng) 14 級(jí)分頻后輸出信號(hào)，當(dāng) CPU 程序在每個(gè)工作循環(huán)中不能定時(shí)清掉計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，則 4060 芯片輸出的計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出信號(hào)將使 CPU 復(fù)位。 該抗干擾程序流程如圖所示。計(jì)數(shù)器清零讀入本次值與前次值相同嗎 ？計(jì)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 太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 38 總之,系統(tǒng)在采取了以上措施后,經(jīng)過(guò)實(shí)際的試驗(yàn)和應(yīng)用,取得了較好的效果，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 39 結(jié)論本課題是對(duì)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(duì)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(lái)車(chē)信息并通知道口值守人員及過(guò)往行人的報(bào)警系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)有語(yǔ)音提示，欄木升降等功能。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(lái)車(chē)信息采集及測(cè)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)。設(shè)計(jì)了單片機(jī)系統(tǒng)，使系統(tǒng)可以準(zhǔn)確處理傳感器采集的信息并產(chǎn)生聲光、語(yǔ)音報(bào)警信息，達(dá)成了最終的報(bào)警功能。 我國(guó)鐵路縱橫交錯(cuò)，有許多道口，常常會(huì)發(fā)生安全事故，對(duì)個(gè)人和國(guó)家的損失極大，我知道自己的設(shè)計(jì)是不可能真正的用在實(shí)處，但也希望可以為這個(gè)課題做出一點(diǎn)努力，希望我們國(guó)家的鐵路越來(lái)越規(guī)范，成為人們出行的安全保障。太原科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 40 參考文獻(xiàn)[1] 李剛民，曹巧媛，[M].北京：高等教育出版社，2022[2] [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2022[3] [M]. 北京：新世界出版社， 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