【正文】 波電容選用大容量的電解電容。 語音電路設(shè)計(jì) 該部分電路中包含了為語音系統(tǒng)供電的電源部分電路設(shè)計(jì)。 PLAYL——電平觸發(fā)放音控制端，該端電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３?，芯片進(jìn)入放音狀態(tài)?？刹捎秒p端輸出驅(qū)動喇叭，也可采用單端輸出驅(qū)動喇叭，不過雙端輸出信號的功率是單端的四倍，單端輸出需要該腳與喇叭之間串接 100μF的交流耦合電容，錄音期間該輸出端保持高阻狀態(tài)。耦合電容決定片上控制預(yù)放大器通頻帶的下限頻率。耦合電容值和該端內(nèi)阻（ 10kΩ）決定語音信號通頻帶下限頻率 。 ISD1420 錄音時間為 20S，它最多可錄音 160 個語音 段，語音段最短時間可達(dá)到 . 其管腳排列如圖 39 所示 圖 39 ISD1420 管腳圖 主要管腳介紹如下： A0～ A7——地址或操作模式控制端，當(dāng) A6 和 A7 不全為高電平時， A0～ A7 為分段錄音信息地址線，不同的地址對應(yīng)不同的錄音片段，A6 和 A7 全為高電平時， A0～ A5 用于選擇操作式。 （ 9）可直接驅(qū)動 8～ 16Ω 喇叭工作，輸出不失真功率大于 50 勵信號單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的 1/4，約為 12mW 左右。 （ 7）高抗干擾性能。 （ 5）可分段存儲多段信息。 （ 3）易于使用，無需編程， 可隨意改變錄音內(nèi)容，錄放次數(shù)達(dá) 10 萬次以上。 ISD1400 系列語音芯片具有下列特點(diǎn)： （ 1） .采用直接模擬量存儲技術(shù)（ DAST），重顯優(yōu)質(zhì)原音。 ISD1400 系列語音芯片采用直接存儲模擬信號，自動待機(jī)省電，可編程電擦除只讀存儲和總線技術(shù)，高保真、錄音數(shù)據(jù)永久保存、省電、適用于同單片機(jī)接口。其內(nèi)置的看門狗定時器提高了單片機(jī)的可靠性，同時，單片機(jī)設(shè)置的保密位，防止了用戶程序代碼的泄露或被人非法拷貝 . 其引腳圖如圖 38 所示： 圖 38 PLC16C71 管腳圖 ISD1420 芯片介紹 ISD1400 系列語音芯片是 ISD（ Information Storage Device）公司生產(chǎn)的。 它的匯編語言精煉，易學(xué)易用的精簡指令集（ RISC 結(jié)構(gòu)）使用方便、功能強(qiáng)、且有 C 語言和模糊邏輯開發(fā)系統(tǒng)的支持 （ MP—C； FUZZY TECHMP）以及仿真軟件 MPSIM 的支持。 PIC16C71 單片機(jī)介紹 PIC16C71 單片機(jī)是 microchip 生產(chǎn)的一種高性能、低價位、采用 COMS 工藝制造、全靜態(tài)設(shè)計(jì)的一種 8 位單片機(jī)。 語音電路的設(shè)計(jì) 語音電路是針對室外語音廣播而設(shè)計(jì)的。 鍵盤輸入采用查詢 8279 的方式，而顯示的數(shù)據(jù)由 CPU 一次送給 8279。P0 口共驅(qū)動 9 個芯片，除 8279 和 6264 其余均為 HC 電路，所以驅(qū)動能力可以保證?？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。片內(nèi)時鐘振蕩器 ?？删幊檀型ǖ?。6 個中斷源 。2 個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器 。32 條可編程 I/0 線 。128X8 字節(jié)內(nèi)部 RAM。三級存儲器保密 。全靜態(tài)工作 :OHZ24MHZ。4KB 可改編程序 Flash 存儲器 。與 MCS51 微控制器產(chǎn)品兼容 。因此 AT89C51 是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價格合理的單片機(jī)，它可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。 AT89C51 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 4K 字節(jié)的 Flash 可編程可擦除只讀存儲器 (PEROM)，它采用了 CMOS 工藝和 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲器 (NURAM)技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容。因此，我們選用技術(shù)成熟而且可以穩(wěn)定工作的AT89C51 作為系統(tǒng)主電路的核心。 中斷信號太寬不行，太窄有可能來不及響應(yīng)。由上圖可見，在產(chǎn)生 int0 中斷信號的同時，經(jīng)過兩級門電路的傳輸時間延遲后，也使 373 鎖存器鎖存。 鎖存選通級 由于傳感器的信號寬度為幾毫秒～一百多毫秒，向 CPU 申請中斷的可能是 32 路傳感器中的任一個或是幾個，因此， CPU 接到中斷申請后應(yīng)該查詢究竟是誰先發(fā)出的中斷申請。該光電隔離器的特點(diǎn)是：其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為 4 個光電耦合器，它們的物理特性完全一直、重復(fù)性好、并且 4 個光電耦合器的 4 個電源實(shí)現(xiàn)了完 全隔離，有良好的線形度，地面的干擾完全消除。 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。 信號整形級 信號整形級選用得是 74HC245 芯片， 74HC245 的 DIR 端接電源后，使方向?yàn)? AB，第 19 管腳接地，使其始終選通。圖中 A 點(diǎn)電壓即靜態(tài)輸入電壓 VI 為： 當(dāng)傳感器 CG 斷線時， VI 變?yōu)? V+為 5V，從而為斷線檢測打下硬件基礎(chǔ)。 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。其中一路的信號處理電路如圖 36 所示： 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 圖 36 信號處理電路 信號輸入級 對信號輸入級的要求，一是檢測信號的瞬時變化，二是連續(xù)檢測信號電平的變化，所以采用圖示電路。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： 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 ⑤ 為設(shè)備維護(hù)方便，設(shè)置處理電路自檢裝置以及信號顯示電路 ⑥ 隔離內(nèi)、外地系統(tǒng)信號處理電 路包括 4 個相互獨(dú)立的縱向通道，每個通道處理 8 路傳感器的信號，共可處理 32 路信號傳感器信號，前兩個通道的 16 路傳感器的信號構(gòu)成 int0 中斷，后兩個通道的 16 路傳感器的信號構(gòu)成 int1 中斷。其安裝方式如下圖所示： 圖 35 復(fù)位傳感器實(shí)物照片 信號 處理電路的設(shè)計(jì) 信號處理電路的設(shè)計(jì)原則為：傳感器輸出的信號是包括故障信息和車論信息的復(fù)合模擬信號。利用傳感器 1 的信號啟動 89C51 的計(jì)數(shù)器T0，再用傳感器 2 的信號停止記數(shù)，則記數(shù)值 X 就對應(yīng)于時間 t. t=K x 式中的定時常數(shù) K=100μs. 觸發(fā)端傳感器安裝方式如圖 34 所示： 圖 34 觸發(fā)傳感器實(shí)物照片 ：復(fù)原端傳感器是指當(dāng)火車到達(dá)道口后系統(tǒng)不再需要繼續(xù)發(fā)淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 出告警信號，這時需要該傳感器給系統(tǒng)一個脈沖信號告訴系統(tǒng)火車已經(jīng)運(yùn)動到道口了，可以停止告警。 ：由于單片機(jī)系統(tǒng)需要由觸發(fā)信號計(jì)算出火車速度，所以將觸發(fā)端設(shè)計(jì)為兩只傳感器連排，其距離尺寸固定，這樣根據(jù)脈沖發(fā)生間隔時間就可以由軟件計(jì)算出火車接近速度。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 傳感器的安裝使用方法 傳感器的安裝要考慮以下因素： ① 機(jī)車輪沿高度為 28 毫米，車輛輪沿高度為 25 毫米； ② 車輛踏面最大允許限度為 9 毫米，到此限的車輪踏面不允許繼續(xù)使用。如圖 31 所示： 圖 31 感生電壓與車輪速度的關(guān)系 感生信號電壓（ E）與工作間 隙 H 呈指數(shù)變化關(guān)系，如圖 32 所示： 圖 32 感生信號電壓與工作間隙的關(guān)系 H 減小與感生信號電壓（ E）呈指數(shù)上升關(guān)系。 其工作原理為： 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律： 感生電信號，可知磁通變化率 、決定感生電信號的幅值。該類傳感器為永磁體材料，外殼為 優(yōu)質(zhì)鑄鋼制造，無源，其磁心的磁能積足夠大，火車車輪通過時切割磁力線可以產(chǎn)生足夠高的脈沖信號。所以對傳感器提出了要有較高的靈敏度和輸出范圍；堅(jiān)固耐用無維修或極少維修；測試范圍寬并盡可能無源等要求。系統(tǒng)平面工作示意如圖 22 所示： 圖 22 系統(tǒng)工作平面示意圖 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 傳感器的選擇以及安裝使用方法 傳感器選擇的依據(jù) 本系統(tǒng)對傳感器的要求很苛刻，站內(nèi)道口傳感器的工作條件比區(qū)間道口惡劣的多。信息存儲容量為 100 條最近的信息，可根據(jù)需要查詢其中的任一條 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 第二章 微機(jī)自動報(bào) 警系統(tǒng)概述 5 第二章 微機(jī)自動報(bào)警系統(tǒng)概述 系統(tǒng)組成部分 系統(tǒng)主要由傳感器系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)以及語音報(bào)警四部門組成，系統(tǒng)組成框圖如圖 21 所示： 圖 21 系統(tǒng) 組成原理圖 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)如下：檢測點(diǎn)容量 18 組速度檢測范圍 1～ 120Km/h 測速精度 優(yōu)于 2%測時精度 優(yōu)于 2%列車信息存儲容量 100 條傳感器壽命 ≥8 年傳感器工作溫度 － 40～＋ 70℃ 系統(tǒng)工作溫度 － 10～＋ 70℃ 系統(tǒng)壽命 ≥8 年整機(jī)功耗（不打印時） ≤10W。 5. 人機(jī)對話和數(shù)據(jù)存儲查詢功能 通過鍵盤命令可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，單鍵操作簡單易學(xué)。 4. 復(fù)原功能 當(dāng)列車通過道口時，設(shè)備自動復(fù)原，聲光報(bào)警停止，顯示 器恢復(fù)顯示時間。同時，道口房內(nèi)有蜂鳴器報(bào)警，以提示道口工注意。當(dāng)任兩方向列車同時或先后接近道口時，上下八位顯示器各顯示一個方向的列車信息。 3. 列車接近道口 聲光報(bào)警功能 這是系統(tǒng)的主要功能。 2. 數(shù)字鐘功能 系統(tǒng)自檢結(jié)束后立即自動進(jìn)入工作狀態(tài)，此時時鐘要顯示正確的時間，同時第一章 緒論 3 也可以隨時輸入正確的時間，列車接近道口、通過道口和道口工確認(rèn)時間均以此時鐘為準(zhǔn)。 本系統(tǒng)的列車接近報(bào)警功能及操作程序基本符合國標(biāo) “鐵路站內(nèi)道口信號設(shè)備技術(shù)條件 ”，主要功能設(shè)計(jì)如下 ： 1. 自檢功能 開機(jī)后系統(tǒng)進(jìn)入自檢，對所有傳感器的狀態(tài)（是否斷線）、顯示器、打印機(jī)、各表示燈及音響等測試檢查。當(dāng)列車通過道口時，由道口另一側(cè)單個的傳感器接受到列車通過的信息，并將信號傳回到主機(jī)，主機(jī)將結(jié)束報(bào)警狀態(tài)，此時道口將重新開放。如果列車將要通過道口，則要提前 4090 秒給出聲光報(bào)警信號，以通知道口工。 而且，道口安全問題說 到底還是人的問題，只要及時準(zhǔn)確的將來車情況通知道口工和行人，并且道口工采取放桿禁止通行、立崗接車，行人自動停止等待列車通過，這樣就可以避免事故的發(fā)生，而且由于我國鐵路的實(shí)際條件和經(jīng)濟(jì)狀況考慮，國外鐵路的一些設(shè)備和措施在我國也不是效果很好，所以立足我國鐵路實(shí)際情況，開發(fā)適合的道口報(bào)警設(shè)備具有重大意義。 研究的目的和意義 鐵路道口是鐵路和公路，也是鐵路和社會的一個交合處，涉及社會的方方面面，道口安全工作的好壞，直接關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，關(guān)系到和諧社會的構(gòu)建，關(guān)系到鐵路在社會中的形象的確立，它是推動和促進(jìn)鐵路跨越式發(fā)展目標(biāo)能否順利實(shí)現(xiàn)的一個重要方面。當(dāng)列車經(jīng)過前轉(zhuǎn)轍器時，軌道電路的阻抗和電壓會線形減少，呈現(xiàn)下斜圖形，反映列車接近軌道口的位置， LCP 根據(jù)圖形斜率計(jì)算列車的速度，確定列車經(jīng)過淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 道口的時間，從而產(chǎn)生報(bào)警，當(dāng)列車經(jīng)過后轉(zhuǎn)轍器以后，報(bào)警結(jié)束。同時，英國西屋鐵路系統(tǒng)公司在別國成功技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了一種新型的平交道口預(yù)測器（英文名稱縮寫 LCP）。這主要得益于英國政府增加警力，強(qiáng)行控制道口違章行為。在鐵路網(wǎng)比較發(fā)達(dá)的歐洲，道口密度大，事故風(fēng)險也相對比較高。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 現(xiàn)在我國站內(nèi)道口來車管理大多還是處于靠電話通知和道口工眺望的狀態(tài)，遇到天氣狀況不好，或是電話線路不暢的時候，就存在了事故的隱患。然而站 內(nèi)道口由于多是地處人口稠密、經(jīng)濟(jì)活動頻繁的市鎮(zhèn)地區(qū)，公路交通車輛日益增多，平交改立交費(fèi)用昂貴，技術(shù)困難。平交道口有區(qū)間和站內(nèi)之分，以及有人看守和無人看守之分。 平交道口是鐵路和公路的平面交叉，隨著鐵路行車速度、密度的不斷提高和公路車輛的急速增多，平交道口的安全問題，已經(jīng)變的非常突出。它們各自有其不同的技術(shù)特征和使用范圍。 89C