最后阶段上交基于单片机的铁路道口振

针对我国铁路平交道口的现状，设计了基于单片机89C51的道口智能与控制系统系统通过装在列车铁道上的传感器实时列车是否即将到达铁道口，并通过电缆发送到89C51进行处理，实现对铁道口值班人员和道路行人的声光。为列车的安全高速运行提供了可靠的保障。其中把89C51作为控制，具有可靠性高、度和对雷电等自然的防护能力，在软件的编制上也采取了有力的措施。系统经过调试试验证明本系统可以较好的实现预期的功能提供来车信息，本次的完成为铁路道口的智能化控制提供应用工具，能够为通过铁道口的行人可并为后续的道口与控制实现提供一定的参考价值。：单片机；传感器；铁路道口；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 绪 课题的研究背景及意 课题主要研究现 国内相关现 国外相关现 研究内 单片机铁道口系统设计概 系统组成部 系统工作平面示意 系统硬件设 供电电 系统主电路的设 AT89C51的介 复位电 时钟电 A/D转换 传感器的选 道口栅栏的设 系统软件设 系统软件设计的主要步 系统总体设计流程 系统自检模块程序设 列车接近处理模块设 系统及可靠性设 设计总 参考文 致 80％[1,2]。仅设置警告牌和道口标志，利用机械栏木或栅门进行防护。2020年代，才开始在铁路道口设置由轨道电路控制或者轨道接触器的自动机。20世纪50年代，开始出现无人看守的铁路道口自动信号、自动栏木设备。2060年代，相继研制出连续测国内相关现。代的水平部分道口安装了“铁路道口防撞装置但利用率不是太高；好一些的还是处于靠通知和道口工眺望的状态，遇到天气状况不好，或是线路不畅的时"“。国外相关现在欧洲，铁路网发达，道口密度大，事故风险也相对比较高。英国的做的比较好近年来其道口事故发生率和每个道口平均人数均比其他国家低究其原因，不仅强行控制道口违章行为和加强平交道口安全教育，更主要的是研制出一种新型LCP)。两边轨道的端点处各装一个无源转辙器，当列速度，确定列车经过道口的时间，从而产生[3]。和德国等国家的研究方向是利用技术对铁路道口进行、和防护，系统总体采用AT89C51单片机为道口自动系统的处理器，用安装在钢轨道口的时间，则要提前40s~90s给出声光信号，同时栅栏放下。由道口另一侧的重新开放。以达到自动检测、通知和提升道口整体安全状况的目的。查阅铁路道口系统的国内外研究现状对比分析这些技术的优缺点在现有方案的基础上设计出适合我国国情的铁路道口系统。收集这种列车行走所产生的情况，从而设计出信号电路和软件分析程序，要从提高系统的可靠性和稳定性两方面来设计该电路。根据铁行走的各种列车产生振动特点，设计振动传感器结构以及传感器的单片机铁道口系统设计概当有列车行进时,振动传感器所的铁轨振动信号转换成很微弱的电信号，经过A/D系统会发出声音信号同时将来车与测量点的距离进行动态示出来。 灯灯控图1.1发现传感器有故障，系统要立即显示故障部位。列车接近道口声光功30~40s系统控制栅栏电机下放栅栏，同时黄色灯统平面工作示意如图2.1所示：方方向指示电机驱动电声电 运 故道路灯图2.25VLM7805，5V8V3.13.2+5V1.5A（7805220VLM7805的Vin和GND两端形成一个并十分稳定的直流电压（该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化。此直流电压经过LM7805的稳压和C13作为单片机电路的电源。3.2AT89C51作为系统主电路的。利用该设计的电路，基层设备使用单位的技术人员经过短时这样的设计保证了他们可以自行的处理一些小的故障或在设计人员的指导下更换，保证了系统故障的及时有效排除，为生产提供了有效保障[7]AT89C51的介AT89C51是一种带4K字节FLASH器（FPEROM—FlashProgr bleandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读器的单片机。单片机的可擦除可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速器组合在单个中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案[8]。外形及引脚排列如图3.3所示。图3.3与MCS-514K字节可编程FLASH器：1000写/数据保留时间：10三级程序器锁定128×8位内部32可编程I/O16位定时器/5AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速器，128字节内部RAM，32个I/O16位定时/5向量两级中断结构，一个全双工串行通信软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串单片机最小系统和电路如图3.4所示图3.4单片机最小系统和电复位电51单片机的复位原理，即给单片机复位引脚RST两个机器周期的RST引脚上接一个电解电容至电源VCC，下接一个电阻至地。上电复位的工作过程电压逐渐降低。一定时间后复位引脚RST0V，单片机开始工作。为了保证系统能够可靠地复位，复位引脚RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。手动按键复位需要人为的在单片机复位引脚RST端加上一定时间的高电平，具体实现方法是在上电复位电路的RSTVCCVCCRST端，即使按下的速度很快也会使按键保持接通达时钟电条不紊地运行。本系统使用内部振荡方式来获得时钟，AT89C51单片机内部集成了XTAL230pf的电容至地。A/D转换ADC0808精度为8位它是CMOS器件不仅包括一个8位的逐次近型的ADC单的“系统。利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在ADC0808的内部结构和外部引脚3.53.6所示。分辨率：8ADC0808转换时间：取决于时钟频率，如CLK=500kHz时启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有内部寄存器，下降沿使3.5ADC08083.6ADC0808度成正比，故又称速度式振动传感器。该振动速度传感器是属于惯性式传感器，是等部分组成。安装时，将它放置于铁轨的底部(正下方)频率范围内传感器中的线圈与磁铁相对运动、切割磁力线，圈内产生感应电压该信号和振动速度成正比，适宜频率范围为5~1000Hz，因此对振动测量来说，可以(500Hz)。传感器设计中取消了有磨擦的活动元件，因此灵活性好，可以测量微小的振动(01μm)有一定的抗横向振动能力(不大于10g峰值)[10]3.5只传感器并排连接在铁轨上，两只传感器的距离固定(2.1所示。3.6TS/T100usI发8951oIIoX时，则对应的时间为：TVCCGND3.7所示。3.7通过对可靠性和综合经济性等多方面考虑，本系统使用的舵机型号是S30033.83.8FUTABA-S3003该舵机的工作原理为[11]：PMWBA6688L12脚接收，进入由BA66883BAL6686，以驱动电机正反转，当电机转动时，通过级联齿轮带动电位器Rwl旋转，直到直流偏置电0，电机停止转动。该类型舵机是由一个宽度可调的周期性脉冲信号信号控制的，周期为20ms。当脉冲信号信号的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度也随之改变，轴转角在0o一180o之间对应变化舵机输出角度与输入信号脉冲宽度的关系如图3.9所51单片机产生一个20ms的周期信号，最后调整该脉冲的宽度，即的占空比，产生与舵机输出角CKeil5C语言编写一确定算法。根据遇到的问题、要达到的标准和C语言的特点，决定将要采用的计算和计算方法，这就是一般所说的算法。算法是进行程序设计的依据，甚至，根据制定的流程图来编写出相应的C51单片机来说，没有自开发的功能，需要使用仿真器进行仿真，第三部分，列车接近检测开开是否自动控手动控是否4.1事故，当自检出传感器短线时系统就会发出警告。自检状态为在20ms内不断传感变化的，当在20ms内的数据都是0或者其他的固定值，则说明传感器出现问题。这时就发出，并在显示器上显示出短线传感器的编号。依据铁路站内道术条件规定，站内道口列车接近时间应为40~90s，不能晚1)1212，才能代表是3.3的测速设计。1)2)立即在道口发出黄色灯光，在现实屏上显示出接近方向、速度和到达道口的时间。接车检测处理程序流程如图4.2否否是否是根据时差计算出速度和到达道口的时间感器的数灯光声音报警，下放栅栏另另一端的传感器数据停，升起栅停，升起栅是4.2系统及可靠性设制误差加大严重时会使系统失灵甚至造成巨大的损失影响系统可靠、安全行的主要因素是来自系统内部和外部的各种电气干扰，以及系统结构设计、元器件选择、安装制造工艺和外部环境条件等因素。这些因素对单片机系统造成的干扰主要表现在以下几个方面：1、误差加大234的基本任务。导致系统不能稳定运行的内部因素主要有三个：1、元器件本身的性能与可靠性；2、系统的结构设计是否合理；3、安装与调试。外部因素是指系统所处工作环境中的外部设备或空间条件导致运行不可靠的因素，主要包括：1、外部电器条件，如电源电压的稳定性、强电场和磁场的影响；2、外部空间条件，如温度、湿度、空气因此在系统设计中元器件的选择是根本合理的安装调试是基础系统的设计是，外部环境是保证。这是本系统在性以及可靠性设计方面遵循的基本原则[19,20]。为控制的自动控制系统。加之很多东西只是在完成，缺少具体的验证，缺陷可能很多，因此还存在着很多[1]．道口系统的设计与实现[J]．铁路技术创新[2]，王海星，．铁路道13安全影响因素分析及对策[J]．安全与环境学[3].单片机在铁路道口自动系统中的设计[D].大连交通大学论WelkJE．Railwaycrossingcollisionavoidancesystem：U．S．Patent5,699，D