铁路道口报警及控制系统Word下载.docx

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针对于这些要求和条件，凸出极磁电式轨道传感器最为适合作为该系统的传感器。

其工作原理为：

法拉第电磁感应定律有此：

E=一N半d0／dt。

2.2传感器使用和安装

安装需要考虑因素有：

在系统设计时传感器到铁轨的高37毫米，只放车辆的情况下，高度调整到34毫米。

单片机系统对于速度的测试，要求共两点第一关于传感器的安装位置要求在触发器的两端，第二传两个感器的距离是一个固定值S）。

原理如图2．1所示。

图2.1测速原理

2.3传感器输出信号处理的电路设计

2.3.1设计原则及方案

输出信号是包括车轮信息以及故障信息两种相加的一种复合模拟信号。

信号经过相应的处理，采及能够让获得的各种信号源转化为相应的开关量，才能够实现数字电路控制的目的。

根据信号以及系统的要求，根据要求能够确定设计原则。

信号处理电路必须要完成的功能：

1）使复合信号里面的车轮信号分离，而且要求整形为脉冲信号；

2）分离的复合信号里面需要有故障信息；

3）彻底滤波是针对颤动信号

4）对传感器传输的干扰信号加工；

5）隔离内以及外地。

传感器输出信号电路设计如图2．2所示。

2.3.2信号输入级设计

系统对信号输入级要求是非常严格的，首先是测出来车信号瞬时变化以及记录，其次能够记录连续信号电平的变化情况。

因此采用如上图所用的信号处理电路：

VI=（RI+RCG）／（RpI+RI+RcG）·

V+

=（o．51+0．83）／（22+0．51+0．83）×

5

=0．287V

如果传感器CG断线，则使得vI转变成V+5V，断线检测的基础就因此能够确立。

系统的连续工作时，应该连续不停的检测所有373的输入端，只要发现连续10秒的低电，就能够判断为断线。

2.3.3信号整形级所选用芯片[1]

选用74HC245芯片。

单片机是具有一定的负载能力的，要是超载的情况下，就需要增加驱动器。

该芯片系列的逻辑、端排列和74LS系列是相同的。

工作速度也是和74LS亦接近。

74HC系列还具有其它的抗过载能力如：

噪声高亢度以及驱动负载能力。

74HC系列属于性价比高的高速低能耗产品；

能够从扇出能力上了解，20是属于74LS系列[1]，然而在直流时能够高达1000以上的是74HC系列。

74HC245介绍图2．3：

[10]

图2.374HC245管脚图

引出端符号：

A………………………………………………A（总线端）

B………………………………………………B（总线端）

G……………………………三态允许端（低电平有效）

DIR……………………………………………方向控制端

引脚定义说明如下：

第1引脚dir，端口输入输出量的转换，当dir=“1”则发生高电平时信号由A到B的输出过程，当dir=“0”则发生低电平时信号由B到A输出过程；

第2-9引脚“A”信号端口功能输入输出，如果dir=“0”G=“0”则信号输入输出端口B0入A0出，其它端口类同；

第11．18引脚“B”信号端口，功能与“A”端相同；

第10引脚GND，作为电源地；

第20引脚VCC，作为电源正极【11,12】。

2.3.4光电隔离的技术及其应用

各种信号的之间存在一定的干扰信号时不能够避免掉的，为了保证数据的正确性和唯一性，因此在电路设计技术中我们选择采用，光电隔离技术来达到我们既定的目标即是数据的准确性，这样就能有效的避免干扰信号所带来的影响。

光电隔离技术所采用的光电耦合器是一种完全对称的模拟性光电隔离TLP521．4型。

她具有以下特点：

内部共有光电耦合器4个在物理性质方面几个她们性能都是非常优越的不论重复性还是耦合性，线性度也是非常好的，工作的情况下基本能够完全消除地面抗性的干扰。

2.3.5锁存的通级设计

在接受到相应的中断信号后CPU也会对信号的发源做出相应的判断。

为了判定是哪个传感器发出的中断信号系统采用了锁存电路分别由74HC373、74HC30、74HC02组成，在这种情况下锁存器的输出会自动的与数据总线再次相接，然后CPU接收到数据信号经过74LSl38译码按照优先级会依次选择通各锁存器，从P0121开始进行数据的读入，所得到的数据就能够判断是哪个传感器所发生的中断数据。

关于中断信号的选着也有其标准在太宽的情况下不能正常运行太窄的话对于数据反馈会受到影响。

对于宽度选取的条件如下标准：

T=RC=12kO×

4700pf-5s

芯片的使用进行简要介绍。

74hc30HC373，lsl38HC02，74系列常见的产品。

◆74xx（标准型）；

◆74LSxx（低功耗肖特基）；

◆74Sxx（肖特基）；

◆74ASxx（先进肖特基）；

◆74Fxx（高速1）。

9类74大系列产品，只要后面的标签是一样的，它的逻辑功能和引脚排列在同一。

用户应根据不同条件和不同类型的74系列产品的需求选择。

1）74HC373

74 

HC373 

8 

D触发器具有三态缓冲输出（锁存允许输入回送功能），在单片机系统中常见的地址锁存和出口扩张。

HC373引脚图如图2.4所示。

1D．8D…………………………………数据输入端

1Q．8Q…………………………………数据输出端

VCC……………………………………电源

GND……………………………………地

图2.474HC373管脚图

2）74HC30管脚如图2．5所示

图2.574HC30管脚图

引出端符号说明

A．H…………………………………数据输入端

Y………………………………………数据输出端

3）74HC02

74HC02管脚如图2．6所示。

图2.674HC02管脚图

引出端符号说明[10]

A………………………………………数据输入端

B………………………………………数据输入端

VCC………………………………………电源

GND………………………………………地

4）74HC138

各个端口引脚：

ABC………………………………………输入端：

有效地址的输入

CS0……………………………………………选通端

CSl、CS2……………………………………选通端（在低电时有效）

Y0．Y7………………………………………输出端（在低电时有效）

VCC…………………………………………电源

GND…………………………………………地

图2.774HC138管脚图

2.4系统电路的设计[10]

2.4.1设计原则和方案

设计的主要原则：

第一是稳定性强可靠性好，和第二，操作简单，第三是制作成本合适。

关于核心电路的设计，应该能能够达到对速度的计算，设备技术成熟，运行相对平稳，同时经济成本也适中，整个系统。

为了提高生产能力，制定切实可行的安全。

图2．8单片机接线设计图

2.4.2AT89C51单片机简介[2]

MCS 

51单片机是1980推出的英特尔产品，已经超过10种产品在市场热销，能够被分为51和52系列。

她们的区别在于：

切片数据存储256字节。

在8kb的芯片程序存储器的增加。

5系列的典型产品有8031，8051和8751个通用的产品，如她们的指令系统完全兼容芯片引脚。

1）主要特性：

●与MCS51兼容

●4K字节可编程闪存

●寿命：

1000次/写周期

●数据保留时间：

●静态工作：

所有零赫兹。

24赫兹

●水平3程序内存锁定

●“128”内部RAM

●编程线数：

32个I/O线

●两个16位定时器／计数器

●5个中断源

●在低功耗模式的电力低怠速和损失

2）管脚说明：

[3][10]

①VCC：

供电电压。

GND：

接地端。

P3口：

P3口八引脚是内部上拉电阻与双向I/O端口，接收多个电流输出四1]。

当P3后写一个“1”，她们都是高水平的内部上拉，并作为输入端口。

作为输入，由于外部条件的低水平，P3将输出电流，这是由于内部上拉。

表2.1P3口功能表

2.4.3信号输入输出单片机方式

经过P1口输出功能，而且打印输出，经过P0口出来显示数据，还是P3作为控制线。

使用CPU传感器信号输入中断1外部中断，CPU的接收中断的应用，反过来，从4373锁存器读取数据，并从传感器的信号确定。

随着查询方法8279键盘输入，并显示的CPU8279在一个时间数据。

74hcl38p2.5。

P2.7解码，选不同的芯片。

如表2.2所示，选通地址表。

表2.274HC138选通地址表

2.4.4键盘显示芯片8279管脚介绍

键盘输入：

首先是自动扫描完成以后将会是自动连接到键盘或矩阵组成的传感器，信息被录入，然后显示出输出数据经过led数码管显示。

1）8279引脚引线及功能描述

8279为40列引脚封装，如图2.10所示。

图2.108279管脚图

2.5键盘输入电路的设计

2.5.1单片机定时／计数的功能

在实时控制系统，经常需有实现实时时钟的时间或时间延迟控制，也常常需要有外界的事件进行计数。

1）定时的一般方法

①软件定时

②硬件定时

③可编程的硬件定时

2）定时器的结构与工作原理[10]

①工作方式寄存器TMOD

8位TMOD各位的定义如下：

B0B1B2B3B4B5B6B7

GATED／／TM1M0GArED／rM1MO

GATE门控位

D／／T计数／定时功能选择位

②定时器控制寄存器TCON

TFlTRlTF0TR0肌mIEOITo

TFl／TF0T0厂r1标志位，中断响应时硬件自动清零

TRl／TR0T0／T1启动与停止控制位

1断控寄存器（IE）

·

EA：

总中断允许控制位

2.5.2单片