電力機(jī)車彎道速度遙控—信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)

1、摘摘 要要 本文簡(jiǎn)要介紹了目前的電力機(jī)車彎道速度遙控技術(shù)的發(fā)展概況，分析了電力 機(jī)車彎道速度遙控系統(tǒng)的基本原理。該項(xiàng)技術(shù)以最新推出的電力機(jī)車彎道速度遙 控系統(tǒng)的核心單片機(jī)接收控制系統(tǒng)為中心，以信號(hào)的發(fā)送和接收以及提示報(bào) 警系統(tǒng)為輔助，設(shè)計(jì)了電力機(jī)車彎道速度遙控的信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)、信號(hào)接收系統(tǒng)、單 片機(jī)接收控制系統(tǒng)和接收?qǐng)?bào)警系統(tǒng)。本課題著重對(duì)其中的接收?qǐng)?bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了詳 細(xì)的介紹。接收?qǐng)?bào)警裝置是以 mcs-51 系列單片機(jī)為核心,采用無線遙控發(fā)射 接收元件作為機(jī)車到達(dá)彎道的檢測(cè)元件,以優(yōu)質(zhì)的單片語音錄放電路作為語音報(bào) 警系統(tǒng), 根據(jù)單片機(jī)接收到的不同位置的編碼信號(hào),使系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的語音報(bào)警信 號(hào)進(jìn)行報(bào)

2、警。 關(guān)關(guān)鍵詞鍵詞： ：電力機(jī)車，彎道速度遙控，單片語音錄放電路，無線遙控發(fā)射接收元 件，單片機(jī) abstract this article briefly introduces the development of curve speed remote controling technology of electric locomotives and analysis the basic principle of curve speed remote controling system of electric locomotives. the technology takes single-

3、chip receiver controling system, which is a core of the lastest curve speed remote controling system of electric locomotives, as a center. it takes signal sending, receiving, prompting and alarm systems as a secondary. this topic is a design of the signal launching system, signal reception system, s

4、ingle-chip receiver controling system and receiving-alarm system of the curve speed remote controling technology of electric locomotives. this topic focuses on the receiving-alarm system in detailed introduction. mcs-51 series microcontroller is a core of the receiving-alarm installations. the insta

5、llations adopts wireless remote control launching-receiving components as the detect components when locomotive reaches curve.it takes high quality monolithic pronunciation recording and sending-out electric circuit as pronunciation alarm system. according to the different position coded signal whic

6、h microcontroller receives, installations issueds pronunciation alarm signals. keywords: electric locomotives，curve speed remote controling，monolithic pronunciation recording and sending-out electric circuit，wireless remote control launchingreceiving components，mcs-51 microcontroller 目目 錄錄 1 緒論 .4 2

7、 發(fā)射電路 .5 2.1 調(diào)頻發(fā)射機(jī)的性能指標(biāo).5 2.2 fm 調(diào)制器 .5 2.2.1 中小規(guī)模集成塊構(gòu)成的 fm 調(diào)制器.5 2.2.2 大規(guī)模集成塊構(gòu)成的 fm 調(diào)制器.8 2.2.3 前級(jí)功率放大器 .11 2.2.4 末級(jí)功率放大器 .12 2.2.5 直流穩(wěn)壓電源 .16 3 接收電路 .17 4 報(bào)警電路 .18 4.1 報(bào)警硬件組成 .18 4.2 報(bào)警控制過程.19 5 單片機(jī)系統(tǒng)電路及程序 .20 5.1 單片機(jī)最小系統(tǒng) .20 5.2 單片機(jī)控制報(bào)警電路.21 6 結(jié)束語 .21 致謝 .22 參考文獻(xiàn) .23 1 緒論緒論 隨著電力、電子技術(shù)的發(fā)展以及環(huán)保意識(shí)的倡導(dǎo)，

8、電力機(jī)車的發(fā)展取得了巨 大的技術(shù)進(jìn)步。電力機(jī)車彎道速度遙控技術(shù)是鐵道部門發(fā)展的重要技術(shù)之一，它 的發(fā)展直接制約著電力機(jī)車速度和運(yùn)行效率的提高。在山區(qū)或者一些地形比較復(fù) 雜的地區(qū)，彎道運(yùn)行容易出現(xiàn)脫軌事故。因此，列車安全問題被擺在了首要位置。 在綜合安全和效率的同時(shí)，彎道速度遙控技術(shù)便被提上日程。 在電力機(jī)車彎道速度遙控系統(tǒng)中，報(bào)警系統(tǒng)是重要一環(huán)。它直接關(guān)系到電力 機(jī)車進(jìn)入彎道以后的安全問題。特別是出現(xiàn)故障時(shí)，該系統(tǒng)作出及時(shí)報(bào)警，提醒機(jī) 車駕駛員快速制動(dòng)，就能避免事故的發(fā)生。把乘客的生命財(cái)產(chǎn)損失降到最低程度。 在安全的基礎(chǔ)上科學(xué)的提高機(jī)車速度，就可以節(jié)省時(shí)間和燃料，提高列車運(yùn)行效 率。 電力機(jī)車

9、的普及和推廣促進(jìn)了該系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)的突破。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源以及相 關(guān)資料調(diào)查，類似本課題的項(xiàng)目在國內(nèi)外有一定的研究成果。各種具有類似報(bào)警 控制功能的裝置也就應(yīng)運(yùn)而生。 其中的一種接收?qǐng)?bào)警裝置是以 mcs-51 系列單片機(jī)為核心,采用無線遙控發(fā) 射接收元件作為機(jī)車到達(dá)彎道的檢測(cè)元件,以優(yōu)質(zhì)的單片語音錄放電路作為 語音報(bào)警系統(tǒng), 根據(jù)單片機(jī)接收到的不同位置的編碼信號(hào),使系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的語音 報(bào)警信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 列車駕駛室安裝上此裝置后，就能迅速得知機(jī)車的運(yùn)行現(xiàn)狀并立即做出反應(yīng)。基 本上實(shí)現(xiàn)了智能化，更人性化。 彎道 集成 無線 遙控 發(fā)射 系 統(tǒng) 電

10、源單片機(jī) at89c2051 無線遙控接收 系統(tǒng) 555 芯片 發(fā)射電路 功放電路和喇叭 圖 1 總方框圖 2 發(fā)發(fā)射射電電路路 發(fā)射機(jī)按調(diào)制方式可分為調(diào)幅（am）、調(diào)頻（af）、調(diào)相（pm）和脈沖調(diào)制四 大類，他們又有模擬和數(shù)字之分。這里只討論調(diào)頻發(fā)射機(jī)，因?yàn)樗鼜V泛用于廣播、 電視、通訊、報(bào)警、遙控、遙測(cè)、電子對(duì)抗等領(lǐng)域中。調(diào)頻發(fā)射機(jī)由調(diào)制器，前置功 放，末級(jí)功放（含保護(hù)電路）和直流穩(wěn)壓電源等部分組成。 2.1 調(diào)頻發(fā)調(diào)頻發(fā)射機(jī)的性能指射機(jī)的性能指標(biāo)標(biāo) (1)發(fā)射頻率 0和頻率范圍 所謂發(fā)射頻率 0是指載波頻率，頻率范圍是指 可以變動(dòng)的范圍。 (2)發(fā)射功率 p 發(fā)射功率 p 是指接上負(fù)載后

11、實(shí)際輸出的功率。 (3)輸出阻抗 對(duì)調(diào)頻廣播而言，一般要求輸阻抗為 50；對(duì)電視而言一般要 求 75。 (4)殘波輻射 殘波輻射是指雜波與輸出功率之比。 (5)音頻輸入阻抗和電平 音頻輸入端要求的阻抗和輸入電平。 (6)信雜比 信雜比是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解調(diào)后有用信號(hào) 功率與噪聲功率之比。 (7)失真度 失真度是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解調(diào)后單音頻信 號(hào)的失真度。 (8)頻率響應(yīng) 頻率響應(yīng)是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解調(diào)后輸出 音頻的幅頻響應(yīng)。 (9)效率 效率是指輸出功率 p 與電源消耗的總功率 p0之比。一般用 表示。 =pp0 2.2 fm 調(diào)調(diào)制器制器 20

12、 世紀(jì)末廣泛采用以中小規(guī)模集成塊構(gòu)成的 fm 調(diào)制器，近幾年大規(guī)模集成 塊構(gòu)成的 fm 調(diào)制器已進(jìn)入市場(chǎng)?，F(xiàn)分別予以介紹。 2.2.1. 中小中小規(guī)規(guī)模集成模集成塊塊構(gòu)成的構(gòu)成的 fm 調(diào)調(diào)制器制器 （1）由中小規(guī)模集成塊構(gòu)成的 fm 調(diào)制器原理方框圖如圖 2.1 所示。它由三部 分組成，即 i 為頻率合成器；ii 為音頻處理器；iii 為 fm 波的緩沖放大器。 圖 2.1 中小規(guī)模集成的 fm 調(diào)制器原來圖 頻率合成器的作用是產(chǎn)生一個(gè)震蕩頻率穩(wěn)定度極高的 fm 波信號(hào)，它是調(diào)制 器的核心部件。 音頻處理器的作用是將各種各樣的音頻信號(hào)經(jīng)過處理后，變成輸出阻抗和電 平基本一樣的信號(hào)，再將這些信

13、號(hào)加至壓控振蕩器的變?nèi)荻O管上。 射頻緩沖放大器起緩沖，放大，匹配和濾波的作用。 （2）線路分析 頻率合成器（i 部分） 由中小規(guī)模集成塊構(gòu)成的頻率合成器。它產(chǎn)生一個(gè)頻率穩(wěn)定度與參考晶體管 振蕩器相同的高頻震蕩。 音頻信號(hào)處理器（ii 部分） 音頻信號(hào)處理器如圖 2.2 所示。ic1和其外圍電路組成平衡轉(zhuǎn)換為不平衡及放 大電路。rp1是調(diào)節(jié)共模抑制比用的，抑制想交流電之類的共模信號(hào)，從而提高共 模抑制比 kcmr。單聲道平衡輸入信號(hào)經(jīng)過共模抑制電阻網(wǎng)絡(luò)送到運(yùn)放 ic1進(jìn)行 放大并轉(zhuǎn)化成單端信號(hào)，再經(jīng) rp4調(diào)節(jié)至適當(dāng)電平輸出，使之在 1khz 0dbm 輸入 時(shí)頻偏為75hz,然后在把這個(gè)電平

14、送給由 c10（1000pf）和電阻 r12（51k）組成的 50s 預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)，使音頻高端信號(hào)得到提升。目的是減少發(fā)射與接收時(shí)高音頻端的 調(diào)頻噪音的影響。 圖 2.2 音頻處理器原理圖 單聲道不平衡輸入信號(hào)經(jīng) rp2（10k）調(diào)節(jié)到適當(dāng)電平輸出，使之能在 1khz 300mv 輸入時(shí)，頻偏為75khz，將這個(gè)信號(hào)送到預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)。 立體聲復(fù)合信號(hào)（經(jīng)過立體聲編碼后的信號(hào)）經(jīng) rp3(1k)調(diào)節(jié)到適當(dāng)電平輸出， 使之能在 1khz 300mv 輸出時(shí)，頻偏為75khz 將這個(gè)適當(dāng)電平直接送到后面調(diào) 制振蕩器的變?nèi)荻O管上。 射頻緩沖放大器（iii 部分） 射頻緩沖放大電路的原理見圖 2.3 所示

15、。它由三級(jí)緩沖放大和一級(jí)輸出放大 器組成。 圖 2.3 射頻緩沖放大器 來自壓控振蕩器的 fm 信號(hào)，經(jīng)過三級(jí)緩沖放大，由 vt1、vt2和 vt3組成，主 要起緩沖隔離作用，減輕振蕩級(jí)的負(fù)載，提高頻率穩(wěn)定度。vt1 采用低噪聲場(chǎng)效 應(yīng)管 j130 或 3dj9，這三級(jí)均為射級(jí)跟隨器。l1、c8和 c9組成低通濾波器。信號(hào)經(jīng) 過三級(jí)緩沖放大后，在 vt3的發(fā)射極（e 極）分兩路，一路經(jīng) r39(51)接至頻率分頻 端，經(jīng)固定 10 分頻，可變程序分頻（n）,然后加至鑒相器與參考信號(hào)進(jìn)行相位比較。 另一路經(jīng)帶通濾波器 bpf 到輸出放大器 vt4。 輸出放大器由 vt4、vt5和 vt6組成。v

16、t4是放電管，工作于甲類狀態(tài)，其直流 電壓由 vt5控制，調(diào)節(jié)電位器 rp1 使 vt5的基極（b 極）偏壓變化，從而使 vt5的 vce 的電壓發(fā)生變化，使加在 vt4的集電極（c 極）的直流電壓變化，因此控制 vt4 工作電壓的大小，就控制了調(diào)制器送來的 fm 波輸出的大小，也就控制了整 機(jī)功率輸出的大小，所以，vt5為功率調(diào)整級(jí)。vt6是保護(hù)電路，vt6通過 vd1和 vd2接收頻率失鎖控制信號(hào)和末級(jí)負(fù)載失配嚴(yán)重（例如天線開路或短路）時(shí)，vd1 或 vd2導(dǎo)通，使 vt6導(dǎo)通或飽和，從而使 vt4的輸出適當(dāng)減少或截止，以保證發(fā) 射機(jī)正常工作。 鎖相指示電路由運(yùn)放 ic1、vt7、vt8和

17、鎖相指示綠色發(fā)光二極管組成。當(dāng)發(fā)射 頻率被鎖定時(shí)，ic15腳接收一個(gè)正脈沖，使 ic17腳輸出為低電平，vt7導(dǎo)通，vt7 管 e 極有電流流通，串接在 vt7管 e 極上的鎖相指示燈發(fā)亮，接著 vt8也導(dǎo)通， 使 vt8的 ce 結(jié)電壓（vce2）a，上述過程成立，盡管 p 為固定值，當(dāng)合理選擇 n 和 a 值，值即可 連續(xù)。 現(xiàn)舉例說明。mc145152a 的最大為 63，取 p=64(mc12017 或 mc145152),則 =64n+(063) 可見 n 為大于 a 的任意數(shù)，a 為 063 均可使之連續(xù)，由于 mc145152 的 n 值最大為 1023，則最大值為 圖 2.4 是

18、一個(gè)實(shí)驗(yàn)用大規(guī)模 pll 芯片構(gòu)成的原理電路圖，其中除大規(guī)模芯片 mc145152 外，vco 用 mc1648，前置分頻器是 mc12022，有源濾波器由運(yùn)放 741 組成，輸出放大器由三極管 2sc3355 組成，大規(guī)模芯片是通過編碼開關(guān)，可分 別置入 r、a 及 n 值。管腳 7 為 r，管腳 8 為 u，管腳 9 是變模輸出，管腳 1 為 分頻輸出，管腳 26、管腳 27 外接石英片構(gòu)成振蕩器。 圖 2.4 用大規(guī)模 pll 芯片構(gòu)成的小功率調(diào)頻調(diào)制器原來電路圖 vco 芯片管腳 3 為緩沖輸出，一路供前置分頻器 mc12022，一路供 2sc3355 放大后輸出，圖中有關(guān) lpf 的

19、參數(shù)由計(jì)算及實(shí)驗(yàn)決定。 由于芯片集成度高，大大簡(jiǎn)化了 pll 的設(shè)計(jì)，我們要做的主要是確定 r和設(shè) 計(jì) lpf。 確定 r 時(shí)應(yīng)滿足： r為步長（頻點(diǎn)間隔）的整分?jǐn)?shù)； 石英頻率為商品值并與芯片的 r 值配合可產(chǎn)生 r； 由 r確定的 n 值應(yīng)在芯片范圍，而且必須滿足 na； r不應(yīng)落在調(diào)制頻率基帶內(nèi)； 調(diào)頻 pll 的低通濾波器截止頻率應(yīng)低于調(diào)制基帶的最低頻率，由于低通濾 波器的幅頻特性不是和陡峭，為避免反饋而造成失真和調(diào)制的變化，lpf 的截止 頻率應(yīng)為基帶最低頻率的（110）（1100）。這時(shí)，系統(tǒng)捕捉時(shí)間會(huì)達(dá)到秒級(jí)，但 一般不影響使用，因?yàn)楣ぷ鬟M(jìn)入鎖相后再?zèng)]有捕捉過程了。 研究 pll

20、工作過程和狀態(tài)，主要觀測(cè)其輸出信號(hào)的頻率及頻譜，測(cè)量頻率 快速變化需要有高速的頻率電壓（或電流）變換。在頻率很高時(shí)有困難的，可以通 過觀察 vco 的控制電壓來間接獲得頻率的信息，因?yàn)檫@個(gè)電壓與震蕩頻率有既 定的關(guān)系，在小范圍內(nèi)是線性的。因此，捕捉過程，環(huán)路直激過程，頻譜純度都可 以反映出來，尋找不正常的 pll 故障也大多從這個(gè)電壓開始，控制電壓通常由示 波器檢測(cè)。 音頻處理器可以借用圖 2.2 所示的電路。平衡音頻信號(hào)，不平衡音頻信號(hào)， 立體聲復(fù)合信號(hào)經(jīng)過音頻信號(hào)處理后，均變成不平衡音頻信號(hào)，并調(diào)整電平使之 vco 最大頻偏為75khz。 該調(diào)制器的輸出電平為 50mw，阻抗 50。 2.

21、2.3 前前級(jí)級(jí)功率放大器功率放大器 前置功放單元是由三個(gè)功率放大晶體管組成的三級(jí)寬帶放大器構(gòu)成，具體 電路見圖 2.5 所示。這三級(jí)總增益約 30db，輸出功率 1520w。 圖 2.5 高頻放大器（前置功放）原理圖 第一級(jí)由輸入匹配網(wǎng)路和 vt1(fa531)及其直流偏置電路組成。輸入匹配網(wǎng) 路由 c1、c2、l1、c3、c4組成型低通濾波型阻抗變換器，它不但使輸入端 50 阻 抗與第一級(jí)晶體管的基極阻抗（低阻抗，小于 50）相匹配而且有抑制高次諧波的 作用，調(diào)整 c2可以達(dá)到寬帶匹配，同時(shí) c1和 c2對(duì)輸入信號(hào)起分壓作用。ya531 工作在甲類狀態(tài)，eq1和 eq2為退耦元件，目的是通

22、直流和去除高頻交流，以減少 交流通過電源引起相互串?dāng)_。 第二級(jí)由 vt2（3da92c）功放管及前后級(jí)間匹配網(wǎng)路、直流偏置電路組成， 工作在甲乙類。c14、l3、r6、c15、c17組成級(jí)間匹配網(wǎng)路，使第一級(jí)輸出阻抗變換 到第二級(jí)輸入阻抗，從而達(dá)到匹配，同時(shí) c14和 c17也其分壓作用。 l3、r6、c15、c16組成吸收回路，濾出 87mhz 以下的殘波。r7串在基極回路內(nèi)以防 止寄生震蕩。 第三級(jí)由 vt3(3da825c)功放管及級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)及直流偏置電路組成。工作 在乙類狀態(tài)。級(jí)間耦合匹配網(wǎng)絡(luò)由 c27、l5、c28、c29、l6組成，這是一節(jié) t 型低通 濾波器阻抗變換器，調(diào)頻信號(hào)

23、經(jīng) 3da825c 放大后，分兩路:一路經(jīng)輸出匹配網(wǎng)絡(luò) 到末級(jí)功放；另一路從 vt3e 極取樣經(jīng) r16送至測(cè)量開關(guān)，用做電流測(cè)量，正常工 作時(shí)電流在 1.21.7a 之間。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)由 l8、c43、c44、c45、c46組成，這是一 節(jié) 型低通濾波器的阻抗變換器。c44也用來調(diào)節(jié)寬帶匹配。 前置盒三級(jí)功放中的基極直流偏置電路形式一樣，均為并聯(lián)饋電方式。為使 晶體管工作在甲類或乙類狀態(tài)，采用分壓式供電與發(fā)射極共用一個(gè)電源。同時(shí)考 慮減少基極直流外電路對(duì)晶體管基極輸入阻抗的影響。在分壓供電外電路中串入 高頻阻流圈，對(duì)直流供電提供通路，而對(duì)高頻電流供電電路相當(dāng)于開路，減少高頻 電流對(duì)電源的竄擾

24、。 應(yīng)該指出：如果三級(jí)均調(diào)諧在某一個(gè)頻點(diǎn)上（例如中心頻率 0上）是很難滿 足總帶寬要求，必須利用掃描儀進(jìn)行參差調(diào)諧，才能滿足總帶寬要求。 2.2.4 末末級(jí)級(jí)功率放大器功率放大器 末級(jí)功放根據(jù)輸出功率不同，其輸出電路不一樣，根據(jù)廣電總局的標(biāo)準(zhǔn)分 為 30w、50w、100w、300w 等等，目前用全固態(tài)器件采用功率合成技術(shù)可以做到 高達(dá) 30005000w。單管輸出功率可達(dá)到 100300w。例如 mfr317 就可以獲 得 100w 的輸出功率?，F(xiàn)以 50w 功放為例，說明末級(jí)功放的工作原理。 其輸入阻抗為 50，電平為 50w，阻抗為 50。所提供直流電壓為 24v。功率放大 器原理圖如圖

25、 2.6 所示。下面從設(shè)計(jì)角度經(jīng)行詳細(xì)介紹。 圖 2.6 末級(jí)功率放大器（50w）原理圖 （1） 工作狀態(tài)的選取 1 . 5 6 .532 ) 3 . 23( 2p 2 clm 2 p u r 為了提高效率，末級(jí)功放一般采用丙類放大，且選取半導(dǎo)通腳為 =700。根據(jù) 放大器的動(dòng)態(tài)特性，隨著信號(hào)的加大，動(dòng)態(tài)范圍將由放大延伸到包河區(qū)。集電極電 流 ic將由標(biāo)準(zhǔn)的余弦尖頂脈沖到凹頂脈沖?？紤]到凹頂脈沖產(chǎn)生的失真會(huì)增大， 殘波輻射會(huì)增加，選取臨界狀態(tài)是比較合適的。這時(shí)輸出功率較大，集電極效率也 高，殘波輻射有小。在晶體管功率放大器中，可以從改變激勵(lì)電壓、基極偏壓 vbb 就可以改變放大器的工作狀態(tài)的。

26、通過激勵(lì)電壓 vbb就可以改變放大器的工作狀 態(tài)的。 （2） 末級(jí)功放參數(shù)的計(jì)算 考慮輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出濾波器的插入損耗 0.3db，則末級(jí)晶體管的實(shí)際輸 出功率要求達(dá)到 53.6w。作為工程近似計(jì)算，可以認(rèn)為集電極最小瞬時(shí)電壓為飽 和導(dǎo)通壓降： uces=0.7v 于是 uclm=vcc-uces=24-0.7=23.3v。 其電壓利用系數(shù)為： 由公式 p=u2clm/2rp得 所以取導(dǎo)通角 =700， 0（700）=0.253，1（700）=0.436，g1（700）=1.73，（700）=0.289 則 wivp6466 . 2 253 . 0 cmaxcc0 4 . 10 6 . 53

27、64 0c ppp 總效率 97 . 0 24 3 . 23 cc clm v u a r u i59. 4 1 . 5 3 . 23 p clm clm a i i 5 . 10 436 . 0 95 . 4 700 1 clm cmax ）（ aii66. 2 5 . 10253 . 0 cmax0c0 % 7 . 83 64 6 .53 0 p p %78 64 50 總 （3）功放管的選取 末級(jí)選取 blw78，基極輸入阻抗約為 1.5，轉(zhuǎn)換到輸入端阻抗為 50.根據(jù)上 述分析，負(fù)載阻抗 rl=50 也要轉(zhuǎn)換為末級(jí)所要求的阻抗 rp=5.1。 （4）集電極電源電路和基極偏置電路 對(duì)于集

28、電極電源電路，要求調(diào)制信號(hào)經(jīng)過放大后不至于使信雜比惡化，所以 對(duì)電源的波紋要有一定的要求。在供電電路中要考慮把直流回路與基波回路分開， 常常采用“并饋”方式。圖中 l、c 用來抑制射頻和去耦，使 ico只通過晶體管。 對(duì)于基極偏置電路一般不采用獨(dú)立的偏置電路，而采用自給偏置電路。最常 用有兩種。圖（a）是利用基極電流的直流分量在基區(qū)體內(nèi)阻 rbb 上產(chǎn)生的偏置電壓。 由于 rbb很小所以偏置電壓很小，接近乙類（900）工作狀態(tài)。所以常采用（b）圖方 法，利用基極電流的直流分量在 r0 上產(chǎn)生偏壓，調(diào)節(jié) rb即可改變通腳 ，使之滿 足 =700 （5）寬帶匹配網(wǎng)絡(luò) 寬帶放大器和窄帶放大器沒有本質(zhì)

29、的區(qū)別，就晶體管工作狀態(tài)以及集電極電 路、偏置電路等而言，兩者是完全一致的，區(qū)別僅在于輸入、輸出電路及級(jí)間匹配 電路，即要實(shí)現(xiàn)寬帶放大，必須采用寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)。 輸入、輸出匹配電路兩者沒有實(shí)質(zhì)區(qū)別，都是阻抗變換及匹配網(wǎng)絡(luò)。輸入電路 就是將晶體管的基極輸入阻抗（50w 功放管 blw78 的基極輸入阻抗約在 1.5 左 右）轉(zhuǎn)換到放大管 blw78 希望得到的負(fù)載電阻（5.1）。 在寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)中，常采用傳輸線變壓器、多節(jié) lc 網(wǎng)絡(luò)、微帶等多種形式，前 者適用于小功率放大匹配網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于大功率放大器，有磁心發(fā)熱以及體積大等問 題，故很少采用。微帶匹配網(wǎng)絡(luò)因篇幅限制，這里不詳細(xì)介紹，它放到微波電路進(jìn)

30、 行介紹，這里重點(diǎn)介紹多節(jié) pl 網(wǎng)絡(luò)。 我們先看看單節(jié) pl 網(wǎng)絡(luò)是怎樣實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的。pl 電路有型、 型、l 型 等電路。前兩種電路為三個(gè)電抗元件。后者為兩個(gè)元件。在計(jì)算這些元件值時(shí)要同 時(shí)滿足諧振和阻抗變換兩個(gè)條件。l 型電路只有兩個(gè)元件，兩個(gè)要求，所以他的解 是唯一的。而型電路、t 型電路，在計(jì)算元件值除滿足以上兩個(gè)條件外，還必須 假設(shè)一個(gè)回路 q 值才能解出三個(gè)元件值，因此他的解不是唯一的。下面以 l 型電 路為例，介紹匹配原理和計(jì)算方法。r1，r2 為欲匹配的電阻值，求 c1，l2的值。根 據(jù) l 型降阻網(wǎng)絡(luò)公式，則 21 2 1 1 1 1 | rr r r c x )(| 2

31、2212 rrrlx 解此方程得： 當(dāng) r1r2時(shí)，則 以輸入回路為例，r1=50,r2=1.5,=100mhz，則 若 c1=93pf,l2=26.6nh,則構(gòu)成的匹配網(wǎng)絡(luò)屬窄帶網(wǎng)絡(luò)，難于滿足頻率從 87mhz 至 108mhz 整個(gè)頻段內(nèi)都匹配的要求。為了使匹配電路增加帶寬，可以采 用多節(jié) lc 網(wǎng)絡(luò)，使每一級(jí)的阻抗匹配變換緩慢以換取帶寬特性，例如將一級(jí)改 為三級(jí)，求其變換阻值為：50164.81.5。 上述計(jì)算方法同樣適用于級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出回路。不過輸出回路最后再增 加切比雪夫?yàn)V波器，主要抑制二次、三次諧波，降低殘波輻射，提高頻譜純度。 同理可以計(jì)算輸出回路的匹配網(wǎng)絡(luò)的元件值。 實(shí)用電

32、路（通過實(shí)驗(yàn)得到的）與上述計(jì)算值有較大差異，這是因?yàn)樯鲜鲇?jì)算時(shí) 未考慮分布參數(shù)和晶體管的級(jí)間電容的影響。 在圖中 2.6 中 c6、c7、l1、c8、l1、c9和 l3組成輸入回路匹配網(wǎng)絡(luò)； l5、c11、l6、c12、l7和 c13組成輸出回路匹配網(wǎng)絡(luò)，c14是隔直電路； c15、l8、c17、l9、c16、c18、l10、c19、c20組成切比雪夫?yàn)V波器（低通濾波器），其中 c17(18pf)、l9組成二次諧波并聯(lián)諧振回路（吸收二次諧波成分），c19(12pf),l10組 成三次諧波并聯(lián)諧振回路（吸收三次諧波成分）；zl、c10、r1構(gòu)成功放級(jí)偏置電路， 調(diào)整 r1的大小改變功放的工作狀態(tài)

33、，使之在額定功率輸出時(shí)其導(dǎo)通角為 700左右 21 21 1 rr rr c )( 212 2 rrr l 21 1 1 rr c 21 2 rr l pf93 5 . 150101002 1 6 1 c nh6 .26 101002 5 . 150 6 2 l （丙類工作狀態(tài)）。 在這個(gè)電路中采用的定向耦合電路是傳感器，它提供輸出的入射功率和反射 功率的測(cè)量和控制、保護(hù)電壓。t 是鐵氧體電流互感器，工作在寬頻帶，改變頻率 不用調(diào)整。t 用來檢測(cè)帶狀線上的電流，而 r3和 rp1組成分壓器將輸出帶狀線的 電壓分壓取樣，通過橋式得出相應(yīng)的入射和反射功率。當(dāng)只考慮 i1時(shí)，t 次級(jí)感應(yīng) 電壓是左正

34、右負(fù)，使 r4上的電壓 vr4與 rp1上的電壓 vrp1是同相疊加的，經(jīng) vd1檢波后輸出與入射功率成正比的直流電壓。而 r5上的電壓 vr5與 rp1上的 電壓 vrp1是反射疊加的。當(dāng)調(diào)節(jié) rp1時(shí)使 vrp1=vr5時(shí)，經(jīng) vd2檢波輸出電壓 為 0。同理當(dāng)考慮 ir 時(shí)，vr5電壓與 vrp1同相，經(jīng) td2檢波后，輸出一個(gè)與反射 功率成正比的直流電壓。而 vr4與 vrp1反相，當(dāng) vr4=vrp1,經(jīng) vd1后的直流電 壓為 0。 定向耦合器有四路輸出，一路是“入射控制輸出”，即入射功率 alc 控制電壓 輸出，接至調(diào)制器的輸出級(jí)。如天線開路、短路、接觸不良等，反射過強(qiáng)。 “反射

35、控制 輸出”輸出一個(gè)高電平加到圖 2.9 中 r37端，然后經(jīng) r37、vd2加到 vt6的基極上， 使 vt6飽和導(dǎo)通，從而使 vt4的增益大大下降，導(dǎo)致激勵(lì)功率下降，起到天線開 路短路保護(hù)作用。 “反射控制輸出”輸出電平是通過 rp2進(jìn)行調(diào)節(jié)的；另一路是反射 功率指示。rp3是調(diào)節(jié) p 的大小，而 rp4是調(diào)節(jié) p 的大小。 2.2.5 直流直流穩(wěn)壓電穩(wěn)壓電源源 50w 調(diào)頻發(fā)射機(jī)直流穩(wěn)壓電源如圖 2.7 所示。b 為電流變壓器， ic（an7824）是基準(zhǔn)電源，其值為 24v，vt（3dd8b）為 23.3v 左右。vd1為保護(hù)管。 此穩(wěn)壓源既簡(jiǎn)單又可靠，所選取的元器件數(shù)值均有較大的富裕

36、度。實(shí)踐證明，作為 一個(gè)電子設(shè)備，其可靠性電源占 70%90%左右。如果電源部能可靠地工作，才能 保證整機(jī)可靠地工作。 圖 2.7 24v 4a 直流穩(wěn)壓電源原理圖 3 接收接收電電路路 接收機(jī)可使用超再生電路或超外差電路，超再生電路成本低，功耗小可達(dá) 100ua 左右，調(diào)整良好的超再生電路靈敏度和一級(jí)高放、一級(jí)振蕩、一級(jí)混頻以及 兩級(jí)中放的超外差接收機(jī)差不多。然而，超再生電路的工作穩(wěn)定性比較差，選擇性 差，從而降低了抗干擾能力。下圖為典型的超再生接收電路。 圖 3.1 分立元件接收電路 超外差電路的靈敏度和選擇性都可以做得很好，美國 micrel 公司推出的單片 集成電路可完成接收及解調(diào)，其

37、 micrf002 功耗更低，并具有電源關(guān)斷控制端。 micrf002 性能穩(wěn)定，使用非常簡(jiǎn)單。與超再生產(chǎn)電路相比，缺點(diǎn)是成本偏高。下 面為其管腳排列及推薦電路。 圖 3.2 集成接收電路 micrf002 使用陶瓷諧振器，換用不同的諧振器，接收頻率可覆蓋 300- 440mhz。micrf002 具有兩種工作模式：掃描模式和固定模式。掃描模式接受帶 寬可達(dá)幾百 khz,此模式主要用來和 lc 振蕩的發(fā)射機(jī)配套使用，因?yàn)椋琹c 發(fā)射 機(jī)的頻率漂移較大，在掃描模式下，數(shù)據(jù)通訊速率為每秒 2.5kbytes。固定模式的 帶寬僅幾十 khz，此模式用于和使用晶振穩(wěn)頻的發(fā)射機(jī)配套，數(shù)據(jù)速率可達(dá)每秒 鐘

38、 10kbytes。工作模式選擇通過 micrf002 的第 16 腳（swen）實(shí)現(xiàn)。另外，使用 喚醒功能可以喚醒譯碼器或 cpu，以最大限度地降低功耗。micrf002 為完整的 單片超外差接收電路，基本實(shí)現(xiàn)了“天線輸入”之后“數(shù)據(jù)直接輸出”，接收距離一 般為 200m。 4 報(bào)報(bào)警警電電路路 4.1 報(bào)報(bào)警硬件警硬件組組成成 報(bào)警器硬件部分如圖 1 所示的 8 個(gè)基本部件組成，可分為 2 個(gè)模塊。其中，傳 感器、信號(hào)調(diào)制電路和 ad 轉(zhuǎn)換電路組成信號(hào)采集模塊。電力機(jī)車將要到達(dá)彎 道的信號(hào)通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在信號(hào)調(diào)制電路中將信號(hào)放大，濾波，再經(jīng) ad 轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)

39、。另一個(gè)模塊是報(bào)警器主體模塊，由 單片機(jī)和聲光報(bào)警系統(tǒng)、gm16c550 串行端口擴(kuò)展芯片和 rs 232 電平轉(zhuǎn)換電路 組成。單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警功能。gm16c550 串行端口擴(kuò)展芯片和 rs 232 電 平轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)一起實(shí)現(xiàn)報(bào)警器經(jīng) modem 與機(jī)車操作系統(tǒng)的通信，使機(jī)車 駕駛?cè)藛T能夠?qū)C(jī)車的情況及時(shí)處理，進(jìn)行限速控制。 聲光信息傳感器 信號(hào)調(diào)制電路 a/d 轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī) at89c51 電平轉(zhuǎn)換 （rs232） modem 報(bào) 警 系 統(tǒng) gm16c 550 圖 4 報(bào)警系統(tǒng)及單片機(jī) 4.2 報(bào)報(bào)警控制警控制過過程程 在本設(shè)計(jì)中選擇把聲音和紅外線作為采集信號(hào)，所以用集成聲

40、音傳感器 ps2109 和紅外傳感器 bh 用作采集系統(tǒng)的敏感元件。數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖如 圖 2 所示，ad 轉(zhuǎn)換電路采用常用的 8 位 8 通道數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片 adc0809. adc0809：adc0809 是采樣頻率為 8 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換 的器件。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只 選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換。主要特性：8 路 8 位 ad 轉(zhuǎn)換 器，即分辨率 8 位;具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100s;單個(gè)5v 電源供電;模 擬輸入電壓范圍 05v，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn);工作溫度范圍為-4085 攝

41、氏度;低功耗，約 15mw。引腳功能: adc0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式 封裝。各引腳功能: in0in7：8 路模擬量輸入端。 2128：8 位數(shù)字量輸出端。 adda、addb、addc：3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路; ale：地址鎖存允許信號(hào)，輸入,高電平有效。 start： ad 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入,高電平有效。 eoc： ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè) 高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 oe：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端 輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 clk：

42、時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640khz。 ref（+）、ref（-）：基準(zhǔn)電壓。 vcc：電源，5v。 gnd：地。 adc0809 的工作過程是：首先輸入 3 位地址，并使 ale=1，將地址存入地址 鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。start 上升沿將逐次 逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) ad 轉(zhuǎn)換，之后 eoc 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正 在進(jìn)行。直到 ad 轉(zhuǎn)換完成，eoc 變?yōu)楦唠娖?，指?ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù) 已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng) oe 輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打 開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 5 單單片機(jī)系片機(jī)系統(tǒng)電

43、統(tǒng)電路及程序路及程序 5.1 單單片機(jī)最小系片機(jī)最小系統(tǒng)統(tǒng) at89c51 是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperom- flash programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能 cmos8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。at89c2051 是一種帶 2k 字節(jié)閃爍可編 程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用 atmel 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)的 mcs-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 cpu 和閃爍存 儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atme

44、l 的 at89c51 是一種高效微控制器， at89c2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。at89c 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提 一 種靈活性的方案。 如圖 5.1 所示,89c51 的外部通過 18 ,19 腳連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容,構(gòu)成振 蕩電路,可以為單片機(jī)提供時(shí)鐘頻率。9 腳通過一個(gè) 10k 電阻和一個(gè) 10f 的電 容構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)單的復(fù)位電路, ea 接高電平,al e、psen 信號(hào)不用,這樣就構(gòu)成 了一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)。這個(gè)最小系統(tǒng)未設(shè)復(fù)位鍵,系統(tǒng)加電時(shí)自動(dòng)復(fù)位。 5.2 單單片機(jī)控制片機(jī)控制報(bào)報(bào)警警電電路路 圖 5.1 單片機(jī)控制電路 6 結(jié)結(jié)束束語語 建立合理的應(yīng)急通信體系是關(guān)

45、系國家安全、民計(jì)民生的大事。研究應(yīng)急通信 的特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)體系，要充分利用各種通信手段來保證應(yīng)急情況下的通信保障，不僅 需要考慮通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的趨勢(shì)性影響，還要利用各種新技術(shù)。目前，國家正在建立 國家應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，將逐步實(shí)現(xiàn)緊急呼叫和救助熱線號(hào)碼的統(tǒng)一。從這一步出發(fā)， 整合政府各職能部門的資源，建立可靠的應(yīng)急平臺(tái)指揮體系，建立完整的應(yīng)急通 信保障體系。這不僅需要高層的高瞻遠(yuǎn)矚，也需要社會(huì)各方面力量的配合。 本設(shè)計(jì)主要采用 at89c51 系列單片機(jī)為控制核心，以 555 定時(shí)器構(gòu)成報(bào)警 系統(tǒng)系統(tǒng)，采用射頻技術(shù)，產(chǎn)生輻射范圍廣的彎道報(bào)警信號(hào)。在硬件電路設(shè)計(jì)中進(jìn) 行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。達(dá)到了及時(shí)報(bào)警的目的，很好

46、地解決電力機(jī)車速度遙控的問題。由 于時(shí)間和知識(shí)水平的限制，本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了硬件電路的設(shè)計(jì)，對(duì)軟件進(jìn)行了一 些理論上的研究，有待進(jìn)一步的開發(fā)。 致致謝謝 在設(shè)計(jì)期間，我得到了楊老師的精心指導(dǎo)。感謝我的導(dǎo)師楊老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、 一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格 的思路給予我無盡的啟迪。楊老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇 高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力，深深感染了我。 “授人以魚不如授人以漁” ，使我不僅接受了新的思想觀念，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法。 對(duì)此，致以我深深的感謝。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我得到了小組成員大力支持和多方

47、面的指導(dǎo)，在此向他 們表示感謝。同時(shí)也非常感謝，為我們?cè)O(shè)計(jì)工作提供幫助的教師、教授和同學(xué)，再 次向你們道一聲謝謝！ 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1高吉祥.高頻電子線路.電子工業(yè)出版社.j.北京：電子工業(yè)出版社，2005 2申明東.礦用電機(jī)車車載彎道和岔道報(bào)警裝置.j.北京：高等教育出版社，2000 3高吉祥.高頻電子線路設(shè)計(jì). j.北京： 電子工業(yè)出版社.2007 4 陸建民. 機(jī)車限速與自動(dòng)報(bào)警裝置. j.北京：高等教育出版社，2006 5 趙紅斌 史紅霞 袁秀珍.電機(jī)車彎道道岔車內(nèi)報(bào)警裝置.機(jī)械管理開發(fā)j. 北京：高等教育 出版社， 2003 6劉春明 梁晉.電力機(jī)車遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的研究.中國鐵路

48、j. 北京：高等教育出版社， 2005 7申明東.礦用電機(jī)車車載彎道和岔道報(bào)警裝置.煤礦機(jī)電j. 北京：高等教育出版社，2000 8郎立國，孟憲堯等.電機(jī)車自動(dòng)定位運(yùn)行控制系統(tǒng). 低壓電器j. 2000 9劉秀林.工礦電機(jī)車的電機(jī)電器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)電氣牽引j.2005 10劉濤.淺談如何提高電機(jī)車的使用效率.礦山機(jī)械j.2005 11山丹，劉華毅.電機(jī)車運(yùn)行系統(tǒng)的單片機(jī)控制電氣自動(dòng)化j.2005 12喬占明.礦井窄軌電機(jī)車及礦車制動(dòng)裝置的研究d.廣州:廣東大學(xué)碩士論文，2002 附錄：系統(tǒng)電路總圖 河下河下載載之后可以之后可以聯(lián)聯(lián)系系 qq1074765680 索取索取圖紙圖紙， ， ppt

49、，翻，翻譯譯=文檔文檔 摘摘 要要 本文簡(jiǎn)要介紹了目前的電力機(jī)車彎道速度遙控技術(shù)的發(fā)展概況，分析了電力 機(jī)車彎道速度遙控系統(tǒng)的基本原理。該項(xiàng)技術(shù)以最新推出的電力機(jī)車彎道速度遙 控系統(tǒng)的核心單片機(jī)接收控制系統(tǒng)為中心，以信號(hào)的發(fā)送和接收以及提示報(bào) 警系統(tǒng)為輔助，設(shè)計(jì)了電力機(jī)車彎道速度遙控的信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)、信號(hào)接收系統(tǒng)、單 片機(jī)接收控制系統(tǒng)和接收?qǐng)?bào)警系統(tǒng)。本課題著重對(duì)其中的接收?qǐng)?bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了詳 細(xì)的介紹。接收?qǐng)?bào)警裝置是以 mcs-51 系列單片機(jī)為核心,采用無線遙控發(fā)射 接收元件作為機(jī)車到達(dá)彎道的檢測(cè)元件,以優(yōu)質(zhì)的單片語音錄放電路作為語音報(bào) 警系統(tǒng), 根據(jù)單片機(jī)接收到的不同位置的編碼信號(hào),使系統(tǒng)發(fā)出相

50、應(yīng)的語音報(bào)警信 號(hào)進(jìn)行報(bào)警。 關(guān)關(guān)鍵詞鍵詞： ：電力機(jī)車，彎道速度遙控，單片語音錄放電路，無線遙控發(fā)射接收元 件，單片機(jī) abstract this article briefly introduces the development of curve speed remote controling technology of electric locomotives and analysis the basic principle of curve speed remote controling system of electric locomotives. the technology t

51、akes single-chip receiver controling system, which is a core of the lastest curve speed remote controling system of electric locomotives, as a center. it takes signal sending, receiving, prompting and alarm systems as a secondary. this topic is a design of the signal launching system, signal recepti

52、on system, single-chip receiver controling system and receiving-alarm system of the curve speed remote controling technology of electric locomotives. this topic focuses on the receiving-alarm system in detailed introduction. mcs-51 series microcontroller is a core of the receiving-alarm installation

53、s. the installations adopts wireless remote control launching-receiving components as the detect components when locomotive reaches curve.it takes high quality monolithic pronunciation recording and sending-out electric circuit as pronunciation alarm system. according to the different position coded

54、 signal which microcontroller receives, installations issueds pronunciation alarm signals. keywords: electric locomotives，curve speed remote controling，monolithic pronunciation recording and sending-out electric circuit，wireless remote control launchingreceiving components，mcs-51 microcontroller 目目

55、錄錄 1 緒論 .4 2 發(fā)射電路 .5 2.1 調(diào)頻發(fā)射機(jī)的性能指標(biāo).5 2.2 fm 調(diào)制器 .5 2.2.1 中小規(guī)模集成塊構(gòu)成的 fm 調(diào)制器.5 2.2.2 大規(guī)模集成塊構(gòu)成的 fm 調(diào)制器.8 2.2.3 前級(jí)功率放大器 .11 2.2.4 末級(jí)功率放大器 .12 2.2.5 直流穩(wěn)壓電源 .16 3 接收電路 .17 4 報(bào)警電路 .18 4.1 報(bào)警硬件組成 .18 4.2 報(bào)警控制過程.19 5 單片機(jī)系統(tǒng)電路及程序 .20 5.1 單片機(jī)最小系統(tǒng) .20 5.2 單片機(jī)控制報(bào)警電路.21 6 結(jié)束語 .21 致謝 .22 參考文獻(xiàn) .23 1 緒論緒論 隨著電力、電子技術(shù)的

56、發(fā)展以及環(huán)保意識(shí)的倡導(dǎo)，電力機(jī)車的發(fā)展取得了巨 大的技術(shù)進(jìn)步。電力機(jī)車彎道速度遙控技術(shù)是鐵道部門發(fā)展的重要技術(shù)之一，它 的發(fā)展直接制約著電力機(jī)車速度和運(yùn)行效率的提高。在山區(qū)或者一些地形比較復(fù) 雜的地區(qū)，彎道運(yùn)行容易出現(xiàn)脫軌事故。因此，列車安全問題被擺在了首要位置。 在綜合安全和效率的同時(shí)，彎道速度遙控技術(shù)便被提上日程。 在電力機(jī)車彎道速度遙控系統(tǒng)中，報(bào)警系統(tǒng)是重要一環(huán)。它直接關(guān)系到電力 機(jī)車進(jìn)入彎道以后的安全問題。特別是出現(xiàn)故障時(shí)，該系統(tǒng)作出及時(shí)報(bào)警，提醒機(jī) 車駕駛員快速制動(dòng)，就能避免事故的發(fā)生。把乘客的生命財(cái)產(chǎn)損失降到最低程度。 在安全的基礎(chǔ)上科學(xué)的提高機(jī)車速度，就可以節(jié)省時(shí)間和燃料，提高列

57、車運(yùn)行效 率。 電力機(jī)車的普及和推廣促進(jìn)了該系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)的突破。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源以及相 關(guān)資料調(diào)查，類似本課題的項(xiàng)目在國內(nèi)外有一定的研究成果。各種具有類似報(bào)警 控制功能的裝置也就應(yīng)運(yùn)而生。 其中的一種接收?qǐng)?bào)警裝置是以 mcs-51 系列單片機(jī)為核心,采用無線遙控發(fā) 射接收元件作為機(jī)車到達(dá)彎道的檢測(cè)元件,以優(yōu)質(zhì)的單片語音錄放電路作為 語音報(bào)警系統(tǒng), 根據(jù)單片機(jī)接收到的不同位置的編碼信號(hào),使系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的語音 報(bào)警信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 列車駕駛室安裝上此裝置后，就能迅速得知機(jī)車的運(yùn)行現(xiàn)狀并立即做出反應(yīng)。基 本上實(shí)現(xiàn)了智能化，更人性化。 彎道 集成 無線

58、 遙控 發(fā)射 系 統(tǒng) 電源單片機(jī) at89c2051 無線遙控接收 系統(tǒng) 555 芯片 發(fā)射電路 功放電路和喇叭 圖 1 總方框圖 2 發(fā)發(fā)射射電電路路 發(fā)射機(jī)按調(diào)制方式可分為調(diào)幅（am）、調(diào)頻（af）、調(diào)相（pm）和脈沖調(diào)制四 大類，他們又有模擬和數(shù)字之分。這里只討論調(diào)頻發(fā)射機(jī)，因?yàn)樗鼜V泛用于廣播、 電視、通訊、報(bào)警、遙控、遙測(cè)、電子對(duì)抗等領(lǐng)域中。調(diào)頻發(fā)射機(jī)由調(diào)制器，前置功 放，末級(jí)功放（含保護(hù)電路）和直流穩(wěn)壓電源等部分組成。 2.1 調(diào)頻發(fā)調(diào)頻發(fā)射機(jī)的性能指射機(jī)的性能指標(biāo)標(biāo) (1)發(fā)射頻率 0和頻率范圍 所謂發(fā)射頻率 0是指載波頻率，頻率范圍是指 可以變動(dòng)的范圍。 (2)發(fā)射功率 p 發(fā)射

59、功率 p 是指接上負(fù)載后實(shí)際輸出的功率。 (3)輸出阻抗 對(duì)調(diào)頻廣播而言，一般要求輸阻抗為 50；對(duì)電視而言一般要 求 75。 (4)殘波輻射 殘波輻射是指雜波與輸出功率之比。 (5)音頻輸入阻抗和電平 音頻輸入端要求的阻抗和輸入電平。 (6)信雜比 信雜比是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解調(diào)后有用信號(hào) 功率與噪聲功率之比。 (7)失真度 失真度是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解調(diào)后單音頻信 號(hào)的失真度。 (8)頻率響應(yīng) 頻率響應(yīng)是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解調(diào)后輸出 音頻的幅頻響應(yīng)。 (9)效率 效率是指輸出功率 p 與電源消耗的總功率 p0之比。一般用 表示。 =pp0 2.2

60、fm 調(diào)調(diào)制器制器 20 世紀(jì)末廣泛采用以中小規(guī)模集成塊構(gòu)成的 fm 調(diào)制器，近幾年大規(guī)模集成 塊構(gòu)成的 fm 調(diào)制器已進(jìn)入市場(chǎng)。現(xiàn)分別予以介紹。 2.2.1. 中小中小規(guī)規(guī)模集成模集成塊塊構(gòu)成的構(gòu)成的 fm 調(diào)調(diào)制器制器 （1）由中小規(guī)模集成塊構(gòu)成的 fm 調(diào)制器原理方框圖如圖 2.1 所示。它由三部 分組成，即 i 為頻率合成器；ii 為音頻處理器；iii 為 fm 波的緩沖放大器。 圖 2.1 中小規(guī)模集成的 fm 調(diào)制器原來圖 頻率合成器的作用是產(chǎn)生一個(gè)震蕩頻率穩(wěn)定度極高的 fm 波信號(hào)，它是調(diào)制 器的核心部件。 音頻處理器的作用是將各種各樣的音頻信號(hào)經(jīng)過處理后，變成輸出阻抗和電 平基