基于单片机的火车道口安全报警的研究与设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的火车道口安全报警的研究与设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

式轨道传感器。 传感器检测道口状况的方法。 图 2 是该铁路和公路平交道口的平面位置示意图。 在 P1和 P2点设置了两个传感器元件，用于检测是否有 火车通过道口。 P1和 P2这两点距离较远，因此一列火车不会同时压在两个压敏传感器上。 A 和 B 是两个栅门，当火车由东向西或由西向东通过 P1P2段，且当火车的任何部分位于 P1P2之间时，栅门 A 和 B应同时关闭，道口的红色交通灯亮，绿色交通灯灭，公路禁止通行；否则栅门 A和 B同时打开，道口的绿色交通灯亮，红色交通灯灭，公路允许通行。 传感器的功能是当火车 经过 时，产生逻辑电平 1，否则产生逻辑电平 0。 设位于 P1和 P2两点的传感器所输出的信号分别为 I1和 I2，栅门 A和 B的开闭由图 2所示的电路控制。 控制电路的输入是传感器所发出的信 号 I1和 I2，输出信号 Z 用来控制栅门 A和 B，当 Z=1 时，栅门关闭； Z=0 时栅门打开。 图 2 铁路和公路平交道口的平面位置示意图 信号处理电路的设计 信号处理电路的设计原则为：传感器输出的信号是包括故障信息和车论信息的复合模拟信号。 这样的信号必须经过必要的处理，将不同的有用信息转换为标准的开关量，才能供数字式控制系统使用。 根据传感器信号和控制系统的需要，本系统的信号处理电路必须要完成下列功能： 基于单片机的火车道口安全报警系统的研究与设计 4 ①将复合信号中车轮信号分离并整形为脉冲 信号 ②分离出复合信号中包含的故障信息 ③对车轮信号中的颤动信号进行滤波 ④对传感器及线路传输的干扰信号进行处理 1 信号处理电路包括 1 纵向通道，处理 2 路传感器的信号 ， 其中一 路传感器的信号构成 int0 中断， 另一 路传感器的信号构成 int1 中断。 信号处理电路 由信号输 入级、整形级、光电隔离级、锁存选通级和中断控制逻辑形成电路组成。 信号处理电路如图 4 所示： 图 4 信号处理电路 信号输入 对信号输入级的要求，一是检测信号的瞬时变化，二是连续检测信号电平的变化，所以采用图示电路。 其中 C1 为滤波电容， YM1 为压敏元件，可以防止雷电以及车电高电压窜入。 R1 为限流电阻， D D2 为单向整流限幅二极管，防止输入过压，且完成传感器输入信号的尖脉冲波形到方波脉冲的转换。 RP1 为 22kΩ分压电阻。 信号整形 信号整形级选用得是 74HC245 芯片， 74HC245 的 DIR 端接电源后，使方向为 A 到 B，第 19 管脚接地，使其始终选通。 光电隔离 在实际的信号处理电路中，不可避免的存在各种的干扰信号 ，为了保证信号传输的准确性，决定在信号处理电路中增加光电隔离级，即采用隔离技术来增强抗干扰能力。 在硬件上常用光电耦合器来实现电光电的隔离，这样就可以有效的阻止干扰信号的传递。 本系统采用的是光电耦合器是 TLP5214，这是一种完全对称特性的光电模拟信号隔基于单片机的火车道口安全报警系统的研究与设计 5 离器。 该光电隔离器的特点是：其内部结构为 4个光电耦合器，它们的物理特性完全一直、重复性好、并且 4个光电耦合器的 4个电源实现了完全隔离，有良好的线形度，地面的干扰完全消除。 这样该光电耦合器在电路中就将选中的模拟信号的输入级、输出级完全隔离开来，阻止了相互之间 的电联系，从而消除了输入级、输出级之间的干扰。 系统主电路的设计 设计原则首先是可靠，其次是简单，具有可以满足系统工作需要的计算速度，而且要考虑系统的综合经济成本。 因此，我们选用技术成熟而且可以稳定工作的 89C51 作为系统主电路的核心。 AT89C51 性能介绍 AT89C51 是一种低功耗、高性能的 8 位单片机，片内带有一个 4K 字节的 Flash 可编程可擦除只读存储器 (PEROM)，它采用了 CMOS 工艺和 ATMEL 公司的高密度非易失性存储器 (NURAM)技术，而且其输出引脚和指令系统都与 MCS51 兼容。 片内的 Flash存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。 因此 AT89C51 是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，它可方便地应用在各种控制领域。 AT89C51 的主要性能有 : 与 MCS51 微控制器产品兼容。 4KB 可改编程序 Flash 存储器。 (可经受 1,000 次的写入 /擦除周期 )； 全静态工作 :OHZ24MHZ。 三级存储器保密。 128X8 字节内部 RAM。 32 条可编程 I/0 线。 2 个 16 位定时器 /计数器。 6 个中断源。 可编程串行通道。 片 内时钟振荡器。 空闲状态维持低功耗和掉电状态保存片内 RAM 中的内容。 系统主电路 本系统道口交通灯只有红绿两个。 模拟交通灯 使用发光二极管， 可直接接单片机引脚 ,其中红灯接 和 ；绿灯接 和 ,再 用软件来进行 控制红绿灯的切换。 单片机电路设计如图 5 所示 基于单片机的火车道口安全报警系统的研究与设计 6 11223344D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eA4D a t e : 20xx 5 29 S he e t of F i l e : D : \ P r ogr a m F i l e s \ ..\ S he e t c hD oc D r a w n B y :E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10M C S 89S 5112MX T A L33pFC133pFC212345678910KRP V C CV C C200R 191KR 2022uFC 10R S TP 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 36P 37R S TV C CD0D1D2D3D4D5D6D7LEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7OE74H C 3731 2G R E E N1 2G R E E N1 2R E D1 2R E D 利用 74HC373 锁存器软件控制红绿灯。 图 32 单片机电路 语音报警功能的设计 语音。