最后階段上交基于單片機的鐵路道口振

針對我國鐵路平交道口的現(xiàn)狀，設(shè)計了基于單片機89C51的道口智能與控制系統(tǒng)系統(tǒng)通過裝在列車鐵道上的傳感器實時列車是否即將到達鐵道口，并通過電纜發(fā)送到89C51進行處理，實現(xiàn)對鐵道口值班人員和道路行人的聲光。為列車的安全高速運行提供了可靠的保障。其中把89C51作為控制，具有可靠性高、度和對雷電等自然的防護能力，在軟件的編制上也采取了有力的措施。系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試試驗證明本系統(tǒng)可以較好的實現(xiàn)預(yù)期的功能提供來車信息，本次的完成為鐵路道口的智能化控制提供應(yīng)用工具，能夠為通過鐵道口的行人可并為后續(xù)的道口與控制實現(xiàn)提供一定的參考價值。：單片機；傳感器；鐵路道口；Developedalongwiththeexpandingnetworkofrailway,therailwaycrossingisincreased,therailwaycrossingtraditionalmanagementusingunattended,costalotofmanpower,soneedneweffectivesupervisionandmanagementoftherailwaycrossingofmonitoringmethodstoadapttotheneedsofthedevelopmentofrailway.Paperbasedonthestatusquoofrailwaygradecrossinginourcountry,thedesignbasedon89C51singlechip puterinligentcrossingwarningandcontrolsystem.Systembymeansofthevibrationsensorsinarailwaytrain,thereal-timecollectionofwhetherthetrainwillarriverailway,andthroughthecablesentto89C51process,realizetherailwaystaffondutyandmouthroadpedestrianofsoundandlightalarm.Forthesafetyofthetrainspeedprovidesareliableguarantee.With89C51asthecontrolchip,hashighreliability,lowprice,highpopularityandgoodtechnical nelatthegrass-rootsleveltomasterandlearn.Forworkintherailwaymouthbadworkingenvironmentandtheparticularityof,intheprocessofthesystemhardwaredesign,highlightingthereliabilityofthesystemoperation,theequipmentofstrongdegreeandtothenaturaldisastersuchasthunderandlightningprotection,hastakenoninsoftwaredevelopmentofpowerfulanti-interferencemeasures.Systemaftertheexperimentprovedthatthissystemcanbetterrealizetheexpectedfunction,canprovideinformationtocar,especiallyintherain,fog,wind,sandandotherlowvisibilityweatherconditions,ismoreimportant.Andtoimprovethesystemreliability,thesystemhasautomaticandmanualtwokindsofmode,whenthesystemfailurecanbeswitchtomanualmode,artificialtocompleteonrailwayguardrailrisesandfall,Thecompletionofthisthesisproviderailwaycrossinginligentcontrolwithapplications,isabletoprovidethroughrailwayportofpedestriansandvehiclesenterandleavetherailwaytraininformation,noonecantoacertainextent,improvetherailwaycrossingssafetyconditions;Canbeachievedandforsubsequentcrossingwarningandcontrolprovidesthecertainreference Vibration Railway 緒 課題的研究背景及意 課題主要研究現(xiàn) 國內(nèi)相關(guān)現(xiàn) 國外相關(guān)現(xiàn) 研究內(nèi) 單片機鐵道口系統(tǒng)設(shè)計概 系統(tǒng)組成部 系統(tǒng)工作平面示意 系統(tǒng)硬件設(shè) 供電電 系統(tǒng)主電路的設(shè) AT89C51的介 復(fù)位電 時鐘電 A/D轉(zhuǎn)換 傳感器的選 道口柵欄的設(shè) 系統(tǒng)軟件設(shè) 系統(tǒng)軟件設(shè)計的主要步 系統(tǒng)總體設(shè)計流程 系統(tǒng)自檢模塊程序設(shè) 列車接近處理模塊設(shè) 系統(tǒng)及可靠性設(shè) 設(shè)計總 參考文 致 80％[1,2]。僅設(shè)置警告牌和道口標志，利用機械欄木或柵門進行防護。2020年代，才開始在鐵路道口設(shè)置由軌道電路控制或者軌道接觸器的自動機。20世紀50年代，開始出現(xiàn)無人看守的鐵路道口自動信號、自動欄木設(shè)備。2060年代，相繼研制出連續(xù)測國內(nèi)相關(guān)現(xiàn)。代的水平部分道口安裝了“鐵路道口防撞裝置但利用率不是太高；好一些的還是處于靠通知和道口工眺望的狀態(tài)，遇到天氣狀況不好，或是線路不暢的時"“。國外相關(guān)現(xiàn)在歐洲，鐵路網(wǎng)發(fā)達，道口密度大，事故風(fēng)險也相對比較高。英國的做的比較好近年來其道口事故發(fā)生率和每個道口平均人數(shù)均比其他國家低究其原因，不僅強行控制道口違章行為和加強平交道口安全教育，更主要的是研制出一種新型LCP)。兩邊軌道的端點處各裝一個無源轉(zhuǎn)轍器，當列速度，確定列車經(jīng)過道口的時間，從而產(chǎn)生[3]。和德國等國家的研究方向是利用技術(shù)對鐵路道口進行、和防護，系統(tǒng)總體采用AT89C51單片機為道口自動系統(tǒng)的處理器，用安裝在鋼軌道口的時間，則要提前40s~90s給出聲光信號，同時柵欄放下。由道口另一側(cè)的重新開放。以達到自動檢測、通知和提升道口整體安全狀況的目的。查閱鐵路道口系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀對比分析這些技術(shù)的優(yōu)缺點在現(xiàn)有方案的基礎(chǔ)上設(shè)計出適合我國國情的鐵路道口系統(tǒng)。收集這種列車行走所產(chǎn)生的情況，從而設(shè)計出信號電路和軟件分析程序，要從提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性兩方面來設(shè)計該電路。根據(jù)鐵行走的各種列車產(chǎn)生振動特點，設(shè)計振動傳感器結(jié)構(gòu)以及傳感器的單片機鐵道口系統(tǒng)設(shè)計概當有列車行進時,振動傳感器所的鐵軌振動信號轉(zhuǎn)換成很微弱的電信號，經(jīng)過A/D系統(tǒng)會發(fā)出聲音信號同時將來車與測量點的距離進行動態(tài)示出來。 燈燈控圖1.1發(fā)現(xiàn)傳感器有故障，系統(tǒng)要立即顯示故障部位。列車接近道口聲光功30~40s系統(tǒng)控制柵欄電機下放柵欄，同時黃色燈統(tǒng)平面工作示意如圖2.1所示：方方向指示電機驅(qū)動電聲電 運 故道路燈圖2.25VLM7805，5V8V3.13.2+5V1.5A（7805220VLM7805的Vin和GND兩端形成一個并十分穩(wěn)定的直流電壓（該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發(fā)生變化。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C13作為單片機電路的電源。3.2AT89C51作為系統(tǒng)主電路的。利用該設(shè)計的電路，基層設(shè)備使用單位的技術(shù)人員經(jīng)過短時這樣的設(shè)計保證了他們可以自行的處理一些小的故障或在設(shè)計人員的指導(dǎo)下更換，保證了系統(tǒng)故障的及時有效排除，為生產(chǎn)提供了有效保障[7]AT89C51的介AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH器（FPEROM—FlashProgr bleandErasableReadOnlyMemory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀器的單片機。單片機的可擦除可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速器組合在單個中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案[8]。外形及引腳排列如圖3.3所示。圖3.3與MCS-514K字節(jié)可編程FLASH器：1000寫/數(shù)據(jù)保留時間：10三級程序器鎖定128×8位內(nèi)部32可編程I/O16位定時器/5AT89C51提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O16位定時/5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串單片機最小系統(tǒng)和電路如圖3.4所示圖3.4單片機最小系統(tǒng)和電復(fù)位電51單片機的復(fù)位原理，即給單片機復(fù)位引腳RST兩個機器周期的RST引腳上接一個電解電容至電源VCC，下接一個電阻至地。上電復(fù)位的工作過程電壓逐漸降低。一定時間后復(fù)位引腳RST0V，單片機開始工作。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，復(fù)位引腳RST端的高電平信號必須維持足夠長的時間。手動按鍵復(fù)位需要人為的在單片機復(fù)位引腳RST端加上一定時間的高電平，具體實現(xiàn)方法是在上電復(fù)位電路的RSTVCCVCCRST端，即使按下的速度很快也會使按鍵保持接通達時鐘電條不紊地運行。本系統(tǒng)使用內(nèi)部振蕩方式來獲得時鐘，AT89C51單片機內(nèi)部集成了XTAL230pf的電容至地。A/D轉(zhuǎn)換ADC0808精度為8位它是CMOS器件不僅包括一個8位的逐次近型的ADC單的“系統(tǒng)。利用它可直接輸入8個單端的模擬信號分時進行A/D轉(zhuǎn)換，在ADC0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳3.53.6所示。分辨率：8ADC0808轉(zhuǎn)換時間：取決于時鐘頻率，如CLK=500kHz時啟動轉(zhuǎn)換控制為脈沖式(正脈沖)，上升沿使所有內(nèi)部寄存器，下降沿使3.5ADC08083.6ADC0808度成正比，故又稱速度式振動傳感器。該振動速度傳感器是屬于慣性式傳感器，是等部分組成。安裝時，將它放置于鐵軌的底部(正下方)頻率范圍內(nèi)傳感器中的線圈與磁鐵相對運動、切割磁力線，圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓該信號和振動速度成正比，適宜頻率范圍為5~1000Hz，因此對振動測量來說，可以(500Hz)。傳感器設(shè)計中取消了有磨擦的活動元件，因此靈活性好，可以測量微小的振動(01μm)有一定的抗橫向振動能力(不大于10g峰值)[10]3.5只傳感器并排連接在鐵軌上，兩只傳感器的距離固定(2.1所示。3.6TS/T100usI發(fā)8951oIIoX時，則對應(yīng)的時間為：TVCCGND3.7所示。3.7通過對可靠性和綜合經(jīng)濟性等多方面考慮，本系統(tǒng)使用的舵機型號是S30033.83.8FUTABA-S3003該舵機的工作原理為[11]：PMWBA6688L12腳接收，進入由BA66883BAL6686，以驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)，當電機轉(zhuǎn)動時，通過級聯(lián)齒輪帶動電位器Rwl旋轉(zhuǎn)，直到直流偏置電0，電機停止轉(zhuǎn)動。該類型舵機是由一個寬度可調(diào)的周期性脈沖信號信號控制的，周期為20ms。當脈沖信號信號的脈沖寬度改變時，舵機轉(zhuǎn)軸的角度也隨之改變，軸轉(zhuǎn)角在0o一180o之間對應(yīng)變化舵機輸出角度與輸入信號脈沖寬度的關(guān)系如圖3.9所51單片機產(chǎn)生一個20ms的周期信號，最后調(diào)整該脈沖的寬度，即的占空比，產(chǎn)生與舵機輸出角CKeil5C語言編寫一確定算法。根據(jù)遇到的問題、要達到的標準和C語言的特點，決定將要采用的計算和計算方法，這就是一般所說的算法。算法是進行程序設(shè)計的依據(jù)，甚至，根據(jù)制定的流程圖來編寫出相應(yīng)的C51單片機來說，沒有自開發(fā)的功能，需要使用仿真器進行仿真，第三部分，列車接近檢測開開是否自動控手動控是否4.1事故，當自檢出傳感器短線時系統(tǒng)就會發(fā)出警告。自檢狀態(tài)為在20ms內(nèi)不斷傳感變化的，當在20ms內(nèi)的數(shù)據(jù)都是0或者其他的固定值，則說明傳感器出現(xiàn)問題。這時就發(fā)出，并在顯示器上顯示出短線傳感器的編號。依據(jù)鐵路站內(nèi)道術(shù)條件規(guī)定，站內(nèi)道口列車接近時間應(yīng)為40~90s，不能晚1)1212，才能代表是3.3的測速設(shè)計。1)2)立即在道口發(fā)出黃色燈光，在現(xiàn)實屏上顯示出接近方向、速度和到達道口的時間。接車檢測處理程序流程如圖4.2否否是否是根據(jù)時差計算出速度和到達道口的時間感器的數(shù)燈光聲音報警，下放柵欄另另一端的傳感器數(shù)據(jù)停，升起柵停，升起柵是4.2系統(tǒng)及可靠性設(shè)制誤差加大嚴重時會使系統(tǒng)失靈甚至造成巨大的損失影響系統(tǒng)可靠、安全行的主要因素是來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、元器件選擇、安裝制造工藝和外部環(huán)境條件等因素。這些因素對單片機系統(tǒng)造成的干擾主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、誤差加大234的基本任務(wù)。導(dǎo)致系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行的內(nèi)部因素主要有三個：1、元器件本身的性能與可靠性；2、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理；3、安裝與調(diào)試。外部因素是指系統(tǒng)所處工作環(huán)境中的外部設(shè)備或空間條件導(dǎo)致運行不可靠的因素，主要包括：1、外部電器條件，如電源電壓的穩(wěn)定性、強電場和磁場的影響；2、外部空間條件，如溫度、濕度、空氣因此在系統(tǒng)設(shè)計中元器件的選擇是根本合理的安裝調(diào)試是基礎(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計是，外部環(huán)境是保證。這是本系統(tǒng)在性以及可靠性設(shè)計方面遵循的基本原則[19,20]。為控制的自動控制系統(tǒng)。加之很多東西只是在完成，缺少具體的驗證，缺陷可能很多，因此還存在著很多[1]．道口系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]．鐵路技術(shù)創(chuàng)新[2]，王海星，．鐵路道13安全影響因素分析及對策[J]．安全與環(huán)境學(xué)[3].單片機在鐵路道口自動系統(tǒng)中的設(shè)計[D].大連交通大學(xué)論WelkJE．Railwaycrossingcollisionavoidancesystem：U．S．Patent5,699，D