基于80C51的鐵路道口報警系統(tǒng)設(shè)計

PAGE南通大學畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGEII本科畢業(yè)設(shè)計題目基于89C51的鐵路道口報警系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：日期：

學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期：年月日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導師簽名：日期：年月日

注意事項1.設(shè)計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標準封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要求：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂

指導教師評閱書指導教師評價：一、撰寫（設(shè)計）過程1、學生在論文（設(shè)計）過程中的治學態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日

評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）評閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日南通大學畢業(yè)設(shè)計PAGE39教研室（或答辯小組）及教學系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評定成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辯小組組長）：（簽名）年月日教學系意見：系主任：（簽名）年月日

摘要鐵路運輸對世界上每個國家的經(jīng)濟都是不可或缺的組成部分，更是我國經(jīng)濟高速發(fā)展的有力保障；但是鐵路安全事故常常見諸報端，安全問題成為迫切需要解決的問題，而鐵路道口正是安全事故高發(fā)地。如果在道口附近能夠安裝報警裝置，那么問題將迎刃而解。根據(jù)我國鐵路道口的現(xiàn)狀，利用已經(jīng)非常成熟的單片機技術(shù)設(shè)計一套鐵路道口報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)由AT89C51單片機、電磁型鐵路車輪傳感器、簡易鍵盤、顯示、報警裝置等夠構(gòu)成；具有價格便宜、可靠性高、耐用等優(yōu)點，同時系統(tǒng)還具有很強的抗干擾能力，能在烈日暴曬、大風大雨等惡劣條件下工作。綜上所述，設(shè)計這樣一個鐵路道口報警系統(tǒng)具有很大的價值意義和社會推廣價值。關(guān)鍵詞：報警系統(tǒng)；鐵路道口；80C51單片機南通大學畢業(yè)設(shè)計南通大學畢業(yè)設(shè)計ABSTRACTRailwaytransportontheeconomyofeverycountryintheworldisanintegralpart,itisastrongguaranteeforChina'srapideconomicdevelopment.however,Railwayaccidentsareoftenreportedinthenewspapers,thesecurityissuehasbecomeanurgentproblemtobesolvedandtherailwaycrossingisthehighincidenceofaccidents.Ifnearthecrossinginstallalarmdevice,thentheproblemwillbesolved.AccordingtothepresentsituationofChina'srailwaycrossing,wh0ichusingtechnologyisalreadyverymatureMCUdesignarailwaycrossingalarmsystem.ThesystemconsistsofAT89C51microcontroller,electromagneticrailwheelsensor,simplekeyboard,display,alarmdevicesandsoon,hastheadvantagesofcheap,highreliabilityanddurability,alsohasastronganti-jammingcapability,canworkunderharshconditions,suchasstrongsunlight,windandrain.

Aboveall,designarailwaycrossingalarmsystemhasgreatvalueandsocialvalue.Keywords:alarmsystem;railwaycrossing;80C51microcontrollerPAGE34目錄摘要 IABSTRACT II第一章緒論 11.1問題的提出 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.3研究的目的和意義 2第二章道口報警系統(tǒng)簡述 32.1系統(tǒng)組成框圖 32.2系統(tǒng)工作平面圖 3第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計 53.1傳感器的選擇 53.2傳感器的安裝 63.3信號處理電路設(shè)計 73.3.1信號輸入級 83.3.2信號整形級 83.3.3光電隔離級 83.3.4鎖存選通級 83.4系統(tǒng)主電路的設(shè)計 93.4.1AT89C51簡介 93.4.2單片機對輸入、輸出信號的處理 123.5語音電路的設(shè)計 123.5.1PIC16C71單片機簡介 123.5.2ISD1420芯片的介紹 133.5.3語音電路設(shè)計 153.6鍵盤輸入電路 153.7數(shù)碼顯示電路 163.8報警系統(tǒng)電源設(shè)計 17第四章系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計 194.1系統(tǒng)抗干擾設(shè)計原則 194.2系統(tǒng)干擾源分析和硬件抗干擾方法 19第五章系統(tǒng)軟件的設(shè)計 215.1軟件設(shè)計的步驟 215.2系統(tǒng)軟件總設(shè)計 215.3開機自檢和斷線檢測模塊 215.4來車檢測模塊 225.5火車通過復原檢測 255.6語音系統(tǒng)報警 26第六章軟件抗干擾設(shè)計 27第七章實驗與調(diào)試 29第八章結(jié)論與展望 32參考文獻 33致謝 34附錄 35第一章緒論1.1問題的提出相較于公路、水運、航運等其它交通方式，鐵路運輸具有無與倫比的優(yōu)勢：1、鐵路路線散布廣，便于貨品的接送、轉(zhuǎn)換，適合遠距離運輸。2、隨著鐵路的不斷提速，鐵路運輸速率將越來越快，運輸效率將越來越高。3、鐵路運輸不容易受氣候的影響，可以長年累月穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。4、鐵路能一次性運送幾千噸的貨品。正是因為鐵路在我國交通運輸中占據(jù)如此重要的地位，而且其作用有增無減，所以大力發(fā)展鐵路運輸事業(yè)是黨和國家所高度重視的，包括火車的擴建、火車的提速等等。由于火車軌道在修建鋪設(shè)時無法完全避開人們工作生活的場所，所以必須在交匯處設(shè)置鐵路道口。但是根據(jù)我國當前的技術(shù)和財力無法做到每一處道口都封閉運行，要是火車高速經(jīng)過道口而無任何事前的警報，那么很容易造成交通事故。因此為了提高火車運行的效率和保障行人的安全，有必要設(shè)計一套鐵路道口報警系統(tǒng)來解決火車通過道口的安全問題，為鐵路的快速發(fā)展提供安全保障。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外目前主要研究設(shè)計如下幾種鐵路道口報警系統(tǒng)：(1)基于輪軌激勵聲檢測的鐵路報警系統(tǒng)；該系統(tǒng)建立在共振解調(diào)技術(shù)的基礎(chǔ)上。共振解調(diào)技術(shù)能敏感感應(yīng)出車輪與軌道接觸引起的脈沖信號，系統(tǒng)由聲音傳感器和振動傳感器采集來車信號，通過傳感器、選擇器分離出高頻及中頻振動信號，再分別經(jīng)過解調(diào)器解調(diào)后送至單片機進行處理，從而控制聲光報警器報警[1]。(2)基于嵌入式系統(tǒng)的鐵路道口報警系統(tǒng)：該道口報警控制以嵌入式系統(tǒng)作為控制中心，用安裝在鐵軌上的磁性踏板開關(guān)來檢測火車到來和離去的，最終由嵌入式系統(tǒng)控制各個報警裝置預警[2-5]。(3)DSP和以太網(wǎng)設(shè)計的鐵路道口報警系統(tǒng)：它是由道口周圍的檢測系統(tǒng)和以芯片RTL8019AS為核心的控制中心系統(tǒng)構(gòu)成；火車即將到達道口時，由傳感器采集火車信息并經(jīng)信號處理電路后送至DSP控制中心進行處理，最終發(fā)出命令對報警信號進行控制[6-9]。(4)視頻道口預警系統(tǒng)：一些先進發(fā)達的國家利用數(shù)字化技術(shù)對采集信息進行處理，優(yōu)點是能更直觀判別出火車和道口情況，報警更智能化。但從目前發(fā)展來看，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性并不是很高，還不能滿足現(xiàn)實情況的需要，還需要相關(guān)領(lǐng)域的專家和技術(shù)人員不斷改進、研究，相信在不久的將來能為鐵路運輸帶去歷史性的飛躍[10-13]。1.3研究的目的和意義隨著火車的不斷提速和擴建，火車為人民帶來的利益更加顯而易見，但是不能以犧牲行人的生命財產(chǎn)安全作代價，也不能因此而降低鐵路的運輸效率，所以根據(jù)我國目前鐵路的實際情況，開發(fā)可靠性高穩(wěn)定性好且價格便宜的道口報警系統(tǒng)具有重大意義。第二章道口報警系統(tǒng)簡述2.1系統(tǒng)組成框圖要設(shè)計一個系統(tǒng)首先得對這個系統(tǒng)的組成要清晰的認識，并且還要對系統(tǒng)里面每個部分之間的如何發(fā)生聯(lián)系和每個組成部分各自的功能了如指掌。本報警系統(tǒng)可以分為幾個部分，傳感器、信號處理電路、單片機系統(tǒng)、報警裝置等等，可用框圖概括它們之間的聯(lián)系，如圖2.1所示。傳傳感器信號處理電路單片機鍵盤顯示器聲光報警器故障提示圖2.1系統(tǒng)組成框圖傳感器：傳感器是一個十分靈敏的器件，能感應(yīng)車輪信息，由此感應(yīng)出火車的到來，它是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)。信號處理電路：信號從傳感器傳出來后，不能馬上就傳輸給單片機，因為信號比較微弱而且含有干擾信號，所以要通過信號處理電路進行必要的處理。單片機：單片機是系統(tǒng)的核心，像人的大腦，靠它指揮、控制是整個系統(tǒng)的運行，沒有它系統(tǒng)無法“動”起來。顯示器：顯示器用來顯示火車離道口的距離、速度、何時到達等信息。聲光報警器：通過這樣的裝置發(fā)出聲音、信號燈報警，預防事故發(fā)生。故障提示：故障提示功能簡單地說當系統(tǒng)出現(xiàn)一些故障時，能夠發(fā)出相應(yīng)的警報告知道口值班人員系統(tǒng)出現(xiàn)故障了，需要及時處理。鍵盤：開關(guān)，復位等操作。2.2系統(tǒng)工作平面圖在鐵軌選定合適的位置，并且在這些位置上安裝傳感器，傳感器采集的信號傳輸?shù)桨仓迷诘揽诜康膯纹瑱C控制中心上，由單片機處理完傳進來的信號之后，控制相應(yīng)的警報裝置產(chǎn)生報警。系統(tǒng)工作平面圖如圖2.2所示。HHHHHHHHHHH顯示器鍵盤上行上行停電電源故障確認觸發(fā)傳感器觸發(fā)傳感器復原傳感器系統(tǒng)主機圖2.2系統(tǒng)工作平面圖第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1傳感器的選擇我國鐵路道口基本上設(shè)在戶外，那么傳感器也必須裝在戶外；這樣一來對傳感器的要求就相當嚴格，因為烈日暴曬、風雨吹打、沙塵覆蓋在所難免。所以選用的傳感器只有堅固耐用、精準可靠才能經(jīng)得住如此惡劣環(huán)境的考驗。經(jīng)過對比分析不同種類的傳感器，決定選用電磁型鐵路車輪傳感器。該傳感器由發(fā)射頭、接收頭及底座和電纜組成，外殼由抗壓耐磨的鑄鋼制造而成，能夠在惡劣的環(huán)境下長期穩(wěn)定地工作，極少需要維修。傳感器工作原理如圖3.1所示。圖3.1傳感器工作原理圖發(fā)射頭加上高頻電壓后，根據(jù)電生磁原理，在軌道的橫截面上產(chǎn)生磁場；又根據(jù)磁生電原理，接收頭在磁場中產(chǎn)生相位固定的感應(yīng)電動勢，并以此作為傳感信號通過電纜發(fā)送給單片機控制中心。當車輪經(jīng)過磁場時，原先感應(yīng)出來的磁場方向發(fā)生改變，因為磁場方向的改變，導致接收頭產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的相位與原來的相比也發(fā)生了改變，而電動勢的這一正反相變化經(jīng)單片機處理后就可以作為過輪信號，并對信號進行計數(shù)，當統(tǒng)計值達到預設(shè)警報值時，系統(tǒng)開始報警。當火車全部通過感應(yīng)區(qū)域時，停止報警，系統(tǒng)復原[14]。傳感器的技術(shù)指標：工作方式：非接觸感應(yīng)式。適應(yīng)軌型:45kg，53kg，63kg，78kg

。檢測車速：0－180KM/H。安裝孔距：125mm。檢測窗口范圍：小于20×30mm。三芯線連接：黑色線為信號輸出線，棕色線為電源正極線，藍色線為電源負極線。工作電壓（VCC）：DC10V-30V。額定功率：1.3W。輸出電壓：DC10V-30V。工作溫度：-40℃至+85℃相對濕度：小于93%。振動噪聲:≤25mV。絕緣電阻:>11MΩ。3.2傳感器的安裝傳感器不僅要感應(yīng)火車的到來，還要測出火車經(jīng)過時的速度，所以傳感器分兩部分安裝；一部分是觸發(fā)端傳感器，另一部分是復原端傳感器。觸發(fā)端傳感器的測速原理圖如圖3.2所示。計數(shù)器T0計數(shù)器T0SV車輪傳感器1傳感器2鋼軌道口開始計數(shù)停止計數(shù)圖3.2觸發(fā)端傳感器測速原理圖觸發(fā)端傳感器需要在軌道上安裝兩個傳感器，而且兩個傳感器之間的距離固定為S，當火車經(jīng)過傳感器1時，觸發(fā)傳感器1發(fā)出脈沖信號，此信號經(jīng)過電纜傳輸?shù)絾纹瑱C上并啟動計數(shù)器T0開始計數(shù)，當火車經(jīng)過傳感器2時，觸發(fā)傳感器2發(fā)出脈沖信號，此信號可用作停止計數(shù)器T0計數(shù)。則計數(shù)值X就對應(yīng)于時間T。T=KX式中的定時常數(shù)K=100μs.最終V=S/T。觸發(fā)傳感器安裝示意圖如圖3.3所示。圖3.3觸發(fā)端傳感器安裝圖復原端傳感器：停止報警的依據(jù)是檢測火車是否經(jīng)過安裝在另一側(cè)道口的傳感器（復原端傳感器）如圖3.4所示。圖3.4復原端傳感器安裝3.3信號處理電路設(shè)計傳感器輸出的模擬信號包括有用信號、故障信號以及外界帶來的干擾信號，必須對這些信號進行信號處理，分離出有用信號和故障信號，并把干擾信號消除掉，最后還有將篩選出來的信號進行采樣、量化為數(shù)字脈沖信號，如此才能被單片機使用[15]。信號處理電路的組成如下，如圖3.5所示。圖3.5信號處理電路3.3.1信號輸入級信號輸入級具有的功能是：1、連續(xù)檢測電平信號的變化；2、檢測信號的瞬時變化。圖3.5中A點靜態(tài)輸入電壓V1可以根據(jù)下面公式計算：(3.1)其中限流電阻R1=0.51KΩ,RCG=0.83KΩ，分壓電阻RP1=22KΩ，V+=5V。當傳感器CG沒有掉線時，V1=0.278V保持不變；當傳感器CG掉線時，V1變?yōu)閂+等于5V，這樣就可以從硬件上根據(jù)電壓V1的變化判斷傳感器是否掉線了。3.3.2信號整形級選用74HC245芯片，將有用信號和故障信號整形為脈沖信號。3.3.3光電隔離級光電隔離單單從字面上我們就可以知道它是用來隔離的，其主要隔離的是干擾信號并阻止干擾信號的傳輸。3.3.4鎖存選通級因為有多個中斷源可以向CPU申請中斷，所以當CPU接受到中斷申請時，必須首先確定是誰發(fā)出的中斷申請。這一功能可以依靠鎖存電路實現(xiàn)，鎖存電路由74HC02、74HC373、74HC30組成，由于中斷信號要經(jīng)過74HC02和74HC30兩個門電路，傳輸?shù)臅r間產(chǎn)生時延，74HC373鎖存器得以鎖存中斷信號。鎖存器的輸出接CPU的數(shù)據(jù)總線，CPU可以通138過譯碼器選通每個鎖存器，從P0口讀入數(shù)據(jù)進行查詢，以此確定具體的中斷源。3.4系統(tǒng)主電路的設(shè)計系統(tǒng)主電路的設(shè)計必須滿足精確、簡單、可靠同時能夠高效率地工作而且價格盡可能低廉的原則。通過對比分析，決定選用性價比高、技術(shù)非常成熟的AT89C51芯片作為系統(tǒng)主電路的控制中心；選擇該芯片還有一個相當重要的因素是它比較簡單、易學，初學的工作人員只需經(jīng)過短暫的培訓即可很好的操作、控制。而且電路上的元件大多數(shù)都是插拔式的，這樣就能最大限度的方便工作人員對系統(tǒng)進行控制、維護管理。3.4.1AT89C51簡介美國ATMEL公司的AT89C51是51系列單片機接口最簡單，最實用方便的單片機，特別是在中國應(yīng)用的尤為廣泛；由于這款芯片開發(fā)者眾多，所以有豐富的資源可以利用，學習起來更加容易入手。AT89C51實物如圖3.6所示。圖3.6AT89C51實物圖AT89C51的性能特點：·簡單易學。·芯片資源豐富?！ひ粋€8位的CPU?！?nèi)部總線和數(shù)據(jù)線?！?k字節(jié)ROM。·128字節(jié)內(nèi)部RAM。·32個可編程I／O口。·2個16位定時／計數(shù)器?！ぶ苯油ㄟ^串口下載可執(zhí)行程序，速度更加快。AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3.7所示。圖3.7AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖AT89C51引腳如圖3.8所示。圖3.8AT89C51引腳圖其引腳的使用說明：VCC、GND：正常操作時為5V電源、接地。P0口：單片機的輸入輸出口之一可用來傳輸數(shù)據(jù)，并且還可以讀取ROM的地址信號。P1口：和P0口一樣也是單片機輸入輸出端口，但是一般不用它去做其它事情。P2口：P2口功能比較多，不僅能做數(shù)據(jù)傳輸接口還能傳輸?shù)刂沸盘?，并且P2口以256B作為一個臨界點，讀取外部存儲器RAM。P3口：TTL門電流可以由P3接受或者由P3口驅(qū)動它，當然也可以像上面介紹的三個端口一樣作I/O口。但是P3口還有其它三個端口所沒有的第二功能。RST：系統(tǒng)在打開電源開機的瞬間，有時會因為電壓不穩(wěn)定產(chǎn)生“錯亂”的現(xiàn)象，為了能讓系統(tǒng)正常工作，所以肯定要在開機時對其進行復位。XTAL1和XTAL2：XTAL1和XTAL2實質(zhì)上系統(tǒng)內(nèi)部放大器的地輸入還有輸出端，單片機系統(tǒng)毫無疑問可以使用內(nèi)置有的振蕩器，當然選用外部添加震蕩器頁也同樣沒問題，但是若選擇的是外部振蕩器，智能是XTAL1作為放大器的輸入端。/PSEN：單片機系統(tǒng)是否需要使用外部存儲器的程序，首先必須要通過此引腳選通外部程序存儲器，如果單片機系統(tǒng)不需要外部存儲器的程序，那么信號不起任何作用。ALE/PROG：一個機器周期ALE信號控制CPU對ROM讀取兩次數(shù)據(jù)，第一次讀取一個字節(jié)并譯碼后指向下一個單元，第二次再讀取一個字節(jié)，完成第一次一樣的工作后經(jīng)處理完成所有的工作。EA/VPP：若EA賦低電平時，單片機讀取外部的程序存儲器ROM。相反如果給EA賦高電平時，使用內(nèi)部的程序存儲器ROM，此引腳的功能在廠家生產(chǎn)時就已經(jīng)規(guī)定好了。系統(tǒng)主電路設(shè)計如圖3.9所示。圖3.9系統(tǒng)主電路設(shè)計圖3.4.2單片機對輸入、輸出信號的處理P0口用于信號的輸入和顯示信號的輸出，單片機是以存入373鎖存器的先后順序作為判斷信號來自哪個傳感器的依據(jù)。74HC138譯碼器對P2.5～P2.7進行譯碼，用作選擇不同芯片的片選信號，譯碼表如表3.1所示。表3.1譯碼表74HC138輸出選通地址=062640～1FFFH=082792000～3FFFH=0空閑=0信號373-16000～7FFFH=0信號373-28000～9FFFH=0信號373-3A000～BFFFH=0信號373-4C000～DFFFH=0看門狗電路D000～FFFH3.5語音電路的設(shè)計語音報警是很重要的一種報警方式，音質(zhì)好、性能穩(wěn)定、反應(yīng)靈敏、廉價是設(shè)計語音報警系統(tǒng)必須考慮的因素。在這里，使用ISD公司生產(chǎn)的ISD1420芯片和microchip公司生產(chǎn)的PIC16C71單片機作為語音系統(tǒng)核心是相當不錯的選擇。3.5.1PIC16C71單片機簡介PIC16C71是由Microchip公司研發(fā)并應(yīng)用于控制系統(tǒng)領(lǐng)域的單片機。由于PIC16C71較之前的PIC16C5X單片機增設(shè)了4路A/D轉(zhuǎn)換通道和4個中斷，從而使PIC16C71成為一種簡單易學、可靠、穩(wěn)定、封裝性能好、性價比高的8位單片機。PIC16C71功能特性：數(shù)據(jù)ROM大?。?8B數(shù)據(jù)RAM大?。?8B數(shù)據(jù)總線寬度：8bit最大時鐘頻率：20MHzA/D位大小：8bit可用A/D通道：4定時器數(shù)量：1長度：22.86mm寬度：6.35mm高度：3.3mm工作電源電壓：2.5V至6VPIC16C71實物如圖3.10所示。圖3.10PIC16C71實物圖3.5.2ISD1420芯片的介紹一、

概述

●工作電壓：5V。●狀態(tài)電流：0.5μA?！癫蓸宇l率：6.4KHz。●時間段長：0.125ms~20ms。●工作溫度：-40~+85℃●內(nèi)設(shè)時鐘源。●可擴展級聯(lián)，放音時間20s?！駭嚯姴粊G失，信息永久保存，不需要備用電源?！?0萬次的錄音、播放次數(shù)●還原度高、不失真?！癫僮骱唵?、易學。ISD1420是由美國知名信息存儲器件（ISD）公司研發(fā)的語音芯片；該芯片接口靈活、操作簡單、方便，不需要復雜的專用編程器；采用直接模擬存儲技術(shù)存儲語音信息，保障了語音的高質(zhì)量、不失真，不丟失[16]。ISD1420內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.11所示。圖3.11ISD1420內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ISD1420工作原理：麥克風首先將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電信號，由前置放大器放大和AGC電路調(diào)節(jié)不產(chǎn)生失真。經(jīng)過前置放大器處理的信號通過電容耦合傳送到信號放大器輸入端進行再次放大，緊接著送入五階濾波器進行濾波去噪，通過采樣（采樣的頻率由內(nèi)部時鐘提供）后送至EEPROM存儲。存儲單元里的語音信號，經(jīng)平滑濾波器、輸出放大器后恢復為外部的語音。ISD1420引腳如圖3.12所示，引腳說明如表3.3所示。圖3.12ISD1420引腳圖表3.2ISD1420引腳說明A0~A7地址輸入端XCLK外接時鐘輸入端MIC話筒輸入端RECLED工作狀態(tài)指示端MIC,REF話筒參考輸出端PLAYE邊沿觸發(fā)放音控制端ANA,IN模擬信號輸入端PLAYL電平觸發(fā)放音控制端ANA,OUT預放大器輸出端REC錄音觸發(fā)端AGC自動增益控制端VCCD,VCCA數(shù)字，模擬電源正端SP+,SP-喇叭輸出端VSSD,VSSA數(shù)字地和模擬地3.5.3語音電路設(shè)計語音電路包括電源、ISD1420語音芯片、揚聲器等等組成，如圖3.13所示。圖3.13語音電路圖3.6鍵盤輸入電路要想向單片機報警系統(tǒng)發(fā)號司令，通常情況下是通過鍵盤輸入命令給系統(tǒng)，再由系統(tǒng)對其他設(shè)備進行，控制一個性能穩(wěn)定、反應(yīng)靈敏的鍵盤是系統(tǒng)不可或缺的一個組成部分。鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤通過復雜的硬件電路設(shè)計具有按鍵的識別、消除抖動、預防串鍵等功能；使用起來較為方便，但是缺點是價格較高、設(shè)計復雜，所以單片機控制系統(tǒng)一般較少使用這種鍵盤。非編碼鍵盤在硬件電路只提供通斷電的基礎(chǔ)上，通過軟件的設(shè)計完成鍵盤的按鍵識別、預防串鍵、去抖等功能。鐵路道口報警系統(tǒng)選擇非編碼鍵盤并配合8279芯片一起使用[17]。8279芯片由Intel公司設(shè)計，主要功能是掃描鍵盤顯示數(shù)據(jù)。8279芯片具有編程簡單、方便與單片機I/O口通信、可以自動掃描鍵盤按鍵，不占用CPU時間等等優(yōu)點，因而它被廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)和智能儀器等領(lǐng)域[18]。8279引腳如圖3.14所示及其說明如表3.3所示。圖3.148279引腳圖表3.38279引腳說明DB0~DB78位數(shù)據(jù)總線CLK外部時鐘信號輸入線CS片選信號OUTA0~OUTA3A組顯示數(shù)據(jù)輸出線WR讀寫控制端口OUTB0~OUTB3B組顯示數(shù)據(jù)輸出線A0數(shù)據(jù)選擇輸入線SL0~SL3掃描輸出線BD消隱輸出線RL0~RL7鍵盤或傳感器輸入線3.7數(shù)碼顯示電路數(shù)碼顯示對于警報系統(tǒng)來說作用是不言而喻的，因為它不僅能通過視覺警示路人而且能更方便、直觀地將火車到達信息顯示給工作人員；還有利用數(shù)碼管的顯示功耗很低、價格便宜、性能穩(wěn)定、白天黑夜都可以發(fā)揮作用。數(shù)碼管實物如圖3.15所示。圖3.15數(shù)碼管實物圖數(shù)碼管工作原理如圖3.16所示。GNDGNDgbcdefgabcdefgVCC共陽極共陰極abcgfedgfbadpcdeGNDdp圖3.16數(shù)碼管工作原理LED數(shù)碼管如圖3.16可分為兩種：共陽極數(shù)碼管與共陰極數(shù)碼管。共陽極：數(shù)碼管里面的發(fā)光二極管的陽極通過導線連接到有公共的電源的正極端。當給陰極a到g一個低電平時，二極管導通發(fā)光，而輸入高電平時不能點亮。共陰極：數(shù)碼管里面的發(fā)光二極管的陰極通過導線連接接在公共的電源的負極端和都接地。當給陽極a到g一個高電平時，二極管導通發(fā)光，而輸入低電平時不能點亮。LED數(shù)碼管理論上可以直接與單片機的I/O口相連，但是在實際應(yīng)用中往往不采用這樣的方式，而是添加一個8279顯示芯片，這樣既節(jié)省了單片機的I/O口又不影響系統(tǒng)的實時控制。數(shù)碼管需要顯示什么內(nèi)容，可以根據(jù)8279輸出端口與數(shù)碼管引腳對應(yīng)關(guān)系推算出來。此外，由于為了讓數(shù)碼管顯示更加明亮，需要增加MC1413驅(qū)動放大芯片。數(shù)碼顯示電路圖如圖3.17所示。3.8報警系統(tǒng)電源設(shè)計電子設(shè)備想要工作，首要的前提條件就是有電源，而想要穩(wěn)定、高效率的工作，則需要設(shè)計一套穩(wěn)定、方便使用、電壓電流合適的電源系統(tǒng)?？梢詫?20V交流電接到電源系統(tǒng)上，經(jīng)過電源系統(tǒng)后分別給傳感器、系統(tǒng)主機供電。系統(tǒng)電源電路設(shè)計如圖3.8所示。圖3.17數(shù)碼顯示電路圖圖3.18系統(tǒng)電源電路第四章系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計4.1系統(tǒng)抗干擾設(shè)計原則單片機雖小但功能卻相當強大，但是單片機系統(tǒng)往往不能在一個單一、穩(wěn)定、優(yōu)良的環(huán)境下工作，而是不斷受到復雜、惡劣環(huán)境的影響，從而很容易對由單片機為核心構(gòu)成的系統(tǒng)的性能造成不可估量的影響。影響系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、安全性的因素是多種多樣的，簡單的可分為系統(tǒng)內(nèi)部因素和系統(tǒng)外部因素干擾。內(nèi)部因素主要包括：1、系統(tǒng)組成元件的性能好壞。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計的合理性。3、系統(tǒng)安裝與調(diào)試。外部因素主要包括：1、電源的穩(wěn)定性。2、分布在系統(tǒng)周圍的強磁場、強電場的影響。3、外部機械條件，如金屬器件之間的撞擊、由于其他原因產(chǎn)生的振動等。4、大自然不可避免的惡劣天氣環(huán)境：如下冰雹、雨雪、打雷閃電等。系統(tǒng)抗干擾的設(shè)計原則：元器件的性能要好、系統(tǒng)電路、結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理、外部環(huán)境要有保障。4.2系統(tǒng)干擾源分析和硬件抗干擾方法要分析系統(tǒng)的干擾，首先得了解干擾的因素、方式[19]：1、干擾產(chǎn)生的來源：能瞬間產(chǎn)生高電壓、電流和強磁場的設(shè)備或者其它物體。2、傳播路徑：導線、電線、電纜以及空間的電磁波。3、容易受到干擾的零部件：如：單片機、傳感器、弱信號放大器等。鐵路道口報警系統(tǒng)受到的干擾主要來自：電源、空間電磁波、傳輸路徑干擾、雷電。（1）電源的干擾和一些抗干擾措施通過實驗和平時積累的經(jīng)驗總結(jié)出單片機對電源噪聲很敏感，電源產(chǎn)生噪聲的危害最大，想盡各種辦法來減少、消除電源噪聲是首先應(yīng)該考慮的。供電設(shè)備的開關(guān)、停啟，短時間內(nèi)產(chǎn)生很高電壓和很強電流，很容易產(chǎn)生高頻振蕩電壓和浪涌噪聲，而大功率開關(guān)的通斷，會形成很強的尖峰脈沖。這些都極易造成單片機系統(tǒng)的失靈、死機。預防供電電源的干擾的措施有：1、在電源引入線加一個低通濾波器，減小高頻電壓和火線上的干擾；2、電源線盡量使用粗線，走向和地線和數(shù)據(jù)線也要盡量一致；3、在電源線和其他線路關(guān)鍵地方使用屏蔽罩、磁環(huán)。（2）電磁波干擾和抗干擾措施地球自己便是一個大大的磁體，所以在地球表面到處都存在磁場，通訊基站、電視發(fā)射塔等通訊裝備不時在發(fā)射電磁波；一些功率較大的電設(shè)備在工作過程中也常常向外輻射電磁波；所以單片機報警系統(tǒng)想完全避開電磁波干擾幾乎是不可能的，只有采取有效的抗電磁波干擾措施才能保證系統(tǒng)長久有效工作。電磁波抗干擾措施有：1、選用功率小、具有高抗性能的CMOS芯片；2、在知足利用的情況下，單片機體系利用低時鐘頻率和低速數(shù)字電路；3、為了減小互阻耦合，進行電路設(shè)計時，選用尺寸小的導體并且盡量遠離、不要太靠近。（3）傳輸路徑的干擾和抗干擾措施傳感器采集的信號必須經(jīng)過長長的電纜才能傳輸?shù)降揽谥蛋喾績?nèi)的單片機上，信號在傳輸過程中不可避免受到干擾，導致信號發(fā)生失真、衰減。傳輸路徑抗干擾措施：1、選擇合適的傳輸電纜，這里選用雙絞線作為傳輸電纜，因為雙絞線在3000米以內(nèi)能保證信號傳輸質(zhì)量，而且易于安裝、維護，價格也很經(jīng)濟。2（4）雷電的干擾和抗干擾措施雷電是一種破壞力極強大自然災害之一，每年因為雷電造成的損失難以估量，我國火車的運輸也常常因為雷電的原因而晚點、誤點，2011年7直擊雷便是閃電直接擊在地面、建筑物、金屬裝備上的現(xiàn)象；直擊雷的電流之高可怕得嚇人，擊打在任何物體上都會造成不可挽回的損失，即使沒有被擊中雷電產(chǎn)生的強電流也會經(jīng)過鐵軌進入傳感器的信號傳輸電纜，最后流入系統(tǒng)主機，對主機造成嚴重的干擾。針對直擊雷的干擾可以在傳感器信號輸出線加一個過電壓保護元器件——氧化鋅壓敏電阻。雷閃電流產(chǎn)生的超強電磁場的變化與導體感應(yīng)出的過電壓稱為感應(yīng)雷。雷感應(yīng)主要是通過信號輸入輸出線和電源線進入單片機系統(tǒng)的，所以應(yīng)該在信號輸入輸出線和電源線添加各種保護設(shè)備。第五章系統(tǒng)軟件的設(shè)計5.1軟件設(shè)計的步驟系統(tǒng)好比一個人，而硬件相當于人的軀體，如果人只有強健的軀體而沒有靈魂、思想去指導其行為，那么這樣的人如同行尸走肉；所以一個完整的系統(tǒng)單單有硬件是不夠的，還需要軟件來指導和實現(xiàn)。軟件設(shè)計的本質(zhì)是程序的設(shè)計，而數(shù)據(jù)是程序的軀體，相當于軀體之于人，算法是程序的靈魂，相當于人的思想，只有當兩者都具備了，才能使程序運行起來、實現(xiàn)我們想要的功能。下面介紹程序設(shè)計的詳細步驟：1、需求分析：首先要明確需要什么、想要達到什么效果，需要軟件完成什么功能。2、算法設(shè)計：算法說白了就是我們解決問題、處理某件事的具體步驟。3、組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：根據(jù)選用的控制系統(tǒng)（本課題選用AT89C51）為數(shù)據(jù)分配工作存儲單元。4、流程圖：程序設(shè)計必須要有一個總的流程圖、然后每個模塊也要有詳細的流程圖。5、編程：根據(jù)流程圖使用具體編程語言進行編程。6、程序調(diào)試：運行通過編程產(chǎn)生的可執(zhí)行文件，對運行結(jié)果進行分析，最后排除程序的錯誤。7、優(yōu)化程序：每個程序剛設(shè)計出來都不可能達到最優(yōu)效果，要不斷根據(jù)實際情況進行修改、優(yōu)化，這樣才能使程序運行得跟快。5.2系統(tǒng)軟件總設(shè)計系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計：模塊1、初始化及設(shè)備自檢和斷線檢測。模塊2、來車檢測報警。模塊3、語音系統(tǒng)報警。系統(tǒng)總體設(shè)計框圖5.1所示。5.3開機自檢和斷線檢測模塊只要開機，自檢程序就要馬上開始啟動，目的是檢測傳感器是否處于正常狀態(tài)。工作原理是：對373口連續(xù)檢測2000H次，如果連續(xù)檢測到非FFH的次數(shù)達到1000H次，則認為是斷線。此時系統(tǒng)產(chǎn)生警報、并顯示哪個傳感器出現(xiàn)問題，需要工作人員及時進行處理。系統(tǒng)工作之后，也要不斷檢測是否斷線。在執(zhí)行主程序一次之后，檢測一次373口，將檢測到非FFH的次數(shù)保存到16位計數(shù)器當中，當達到1000H次后，同樣產(chǎn)生斷線報警，直到恢復正常為止。斷線檢測模塊框圖5.2所示。系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化斷線自檢模塊是否有按鍵按下時間顯示處理確認確認確認確認確認時間顯示處理中斷0處理模塊中斷1處理模塊來車顯示及語音報警模塊圖5.1系統(tǒng)總體設(shè)計5.4來車檢測模塊國家相關(guān)規(guī)定對來車報警的時間相當嚴格，報警時間為40S~90S，不能早報、晚報、漏報、所以對來車檢測提出了很高的要求。判斷火車是否接近，需滿足一下三個條件：1、傳感器1和傳感器2發(fā)出有效信號，且必須是先傳感器1后傳感器2。2、計算出火車的速度在1~160km/h之間。3、符合條件1和條件2兩次以上。一旦確定火車即將要靠近道口，道口房內(nèi)立馬顯示出火車的來向、速度、和到達道口的時間，同時在室外通過廣播發(fā)出語音警報。來車檢測程序流程如圖5.3所示。規(guī)定非FFH電平計數(shù)器規(guī)定非FFH電平計數(shù)器規(guī)定初檢次數(shù)計數(shù)器規(guī)定372口檢測計數(shù)器指向第一片373讀入數(shù)據(jù)是否為FFH清除本373非FFH電平計數(shù)器指向下片非FFH電平計數(shù)器四片373是否檢完清除故障表、故障、語音初檢次數(shù)+1是否=2000H清除有關(guān)計數(shù)器是否初檢去主程序鍵掃斷線聲光報警時間同時顯示內(nèi)容暫存本373非FFH電平計數(shù)計數(shù)是否達到1000H次根據(jù)373口計數(shù)器和數(shù)值確定傳感器NYNYYNNYNY圖5.2斷線檢測模塊框圖取T0計數(shù)器值，計算V取T0計數(shù)器值，計算V接車檢測點？有計算速度表？1<V<160Km/h？是否初次計算V？與初次計算V相似？置計算V標志，接近時間、接近速度，送顯示器緩沖取該點的S、V,計算接近的時間T≥90？T送顯示緩沖區(qū)，檢測點換算為股道數(shù)，列車接近聲光報警，按方向及方向數(shù)送顯示緩沖區(qū)報警方向數(shù)+1，清有關(guān)標志、計算器去發(fā)車檢測存V返回鍵掃T-90S結(jié)果送延時單元置該方向延時標志返回鍵掃NYYNNYNYNYYN圖5.3來車檢測程序流程5.5火車通過復原檢測道口平面邏輯如圖5.4所示。道口房觸發(fā)傳感器器道口房觸發(fā)傳感器器復原傳感器器觸發(fā)傳感器器道口4#5#15#14#1#圖5.4道口平面邏輯圖當火車從左往右經(jīng)過道口時，由1號檢測點發(fā)出警報，并由15號檢測點復原；同理當火車從右往左經(jīng)過道口時，由4號檢測點發(fā)出警報，由14號檢測點復原。軟件復原流程如圖5.5所示。14#14#14#標?工作表1?調(diào)接車復原程序置14#表，置14#標復原時間14#14#標?工作表1?調(diào)接車復原程序置14#表，置14#標復原時間去主程序NYYNNYYNYNNY圖5.5軟件復原流程圖5.6語音系統(tǒng)報警由于語音系統(tǒng)使用的是PIC語音芯片，所以要根據(jù)該芯片使用C語言編寫程序，播放的語音內(nèi)容是“火車即將經(jīng)過，請不要跨越欄桿，注意安全”。語音系統(tǒng)軟件設(shè)計流程如圖5.6所示。連續(xù)八次播放報警語句連續(xù)八次播放報警語句初始化檢測是否有列車通過報警檢測是否有反向列車通過報警連續(xù)八次播放報警語句結(jié)束圖5.6語音系統(tǒng)軟件設(shè)計流程第六章軟件抗干擾設(shè)計系統(tǒng)抗干擾措施除了硬件方面的設(shè)計外，軟件抗干擾設(shè)計固然也是需要的。設(shè)計的具體方法有：1、數(shù)字濾波法：反復讀取傳入的傳感器脈沖信號，只有當讀取的值8次都相同時才認為是有用的輸入。程序抗干擾流程如圖6.1所示。計數(shù)器清零計數(shù)器清零前次值寄存器置初值讀入本次值讀入數(shù)值有效計數(shù)器加1等于8？與前次值相同？NYNY圖6.1軟件抗干擾流程圖2、看門狗技術(shù)：程序有時因為外界的強烈干擾而進入“死循環(huán)”狀態(tài)，采用看門狗技術(shù)可以使程序有效恢復正常。技術(shù)原理是：首先設(shè)置一個定時器（看門狗），并對其設(shè)定一個固定的復位周期，如果系統(tǒng)檢測到超過時間而定位器仍未被復位，則認為程序進入了“死循環(huán)”，系統(tǒng)需要自動復位。3、指令冗余技術(shù)：CPU的取指令順序是先取操作碼后取操作數(shù)，當程序受到干擾發(fā)生跑飛時，只要在起決定的指令（RET、RETI、ACALL、LCALL、LJMP、JZ、JNZ、JC、JNC等等）后面插入NOP空指令，也不會將其后的指令當作操作數(shù)執(zhí)行[20]。第七章實驗與調(diào)試每個系統(tǒng)模塊設(shè)計好之后，需要將這些模塊組成一個完整的系統(tǒng)，并對系統(tǒng)不斷進行實驗、調(diào)試，由于實際條件的限制，無法到鐵路道口進行現(xiàn)場調(diào)試，所以只能在實驗室進行模擬調(diào)試。完整的系統(tǒng)的連接實物圖如圖7.1所示。圖7.1系統(tǒng)實物圖系統(tǒng)主要由模擬信號實驗板、系統(tǒng)主電路板、數(shù)字顯示板、音電路板、喇叭、麥克風等組成。為了模擬火車經(jīng)過傳感器時產(chǎn)生脈沖信號的場景，有必要設(shè)計一個能產(chǎn)生脈沖信號的實驗板，如圖7.2示。圖7.2擬信號實驗板實驗板上綠色的按鍵代表觸發(fā)傳感器，白色的按鍵代表復原傳感器。當將綠色的按鍵相繼不斷的按下后，就會不斷產(chǎn)生脈沖信號，這些信號可以用來模擬現(xiàn)實中火車經(jīng)過觸發(fā)傳感器時發(fā)出的來車信號，最終能使報警裝置產(chǎn)生報警。同理，當相繼按下白色的按鍵后，也會產(chǎn)生脈沖信號，這些信號就是用來模擬火車經(jīng)過復原傳感器時的停止報警信號。在模擬過程中，如果火車沒到來，即綠色按鍵沒有按下時，數(shù)字顯示板上顯示的是開機之后的時間，通過設(shè)置可以將其調(diào)整為當時的時間，如圖7.3所示。圖7.3數(shù)字顯示圖7.3顯示的是00:00:26，代表的意思是開機26秒鐘。當有綠色的按鍵相繼按下時，數(shù)字顯示如圖7.4所示。圖7.4來車數(shù)字顯示最上面顯示00:05:49，是開機的時間；對下來的一行顯示的是02:098:054，02代表的是火車來自第二軌道，098代表的是火車速度是98km/h，054代表的是大概經(jīng)過54秒火車到達道口。第八章結(jié)論與展望根據(jù)我國鐵路道口現(xiàn)狀，研究設(shè)計了一套鐵路道口報警系統(tǒng)，通過在鐵軌選定合適的位置，并且在這些位置上安裝傳感器，傳感器采集的信號傳輸?shù)桨仓迷诘揽诜康膯纹瑱C控制中心上，由單片機處理完傳進來的信號之后，控制相應(yīng)的警報裝置產(chǎn)生聲光報警。系統(tǒng)分如下大模塊進行設(shè)計：1、傳感器的設(shè)計：傳感器是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，負責采集信號、感應(yīng)火車的到來。2、核心系統(tǒng)的設(shè)計：包括核心控制芯片AT89C51、聲光報警裝置、鍵盤等。3、系統(tǒng)軟件的設(shè)計：設(shè)計、優(yōu)化程序，提高系統(tǒng)運行速率。4、系統(tǒng)抗干擾設(shè)計：通過軟硬件抗干擾設(shè)計使系統(tǒng)能更加穩(wěn)定運行。鐵路道口報警系統(tǒng)雖然基本上能完成它的使命，但是為了滿足社會不斷發(fā)展的需要，應(yīng)該充分發(fā)揮人的主觀能動性，發(fā)揚創(chuàng)造、創(chuàng)新精神，可以不斷對報警系統(tǒng)進行改進。根據(jù)本人查閱相關(guān)資料和對智能報警系統(tǒng)的認識，對鐵路道口報警系統(tǒng)提出如下幾點改進的想法。1、在道口旁加上電動欄桿，這樣可以免去人工拉護欄的工序，既方便、省力又高效。2、隨著數(shù)字時代的到來，利用數(shù)字處理技術(shù)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)有了很大的發(fā)展。如果在現(xiàn)有的報警功能基礎(chǔ)上添加視頻監(jiān)控，可以更加直觀、及時反映火車和道口情況，使報警系統(tǒng)更加智能化、人性化。3、隨著無線通信的快速發(fā)展，以后幾乎所有信號都可以通過無線進行傳輸，可以大大節(jié)約傳輸電纜和設(shè)備成本。參考文獻[1]楊清雷．基于輪軌激勵聲檢測的列車接近報警系統(tǒng)研究[D]．山東青島：中國海洋大學，2005.[2]劉文斌．基于嵌入式系統(tǒng)的視頻采集模塊的設(shè)計[D]．西安：西安電子科技大學，2006.[3]高俊華．嵌入式系統(tǒng)在鐵路道口報警系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2006，22(22)：64-66.[4]BarronJ,FleetD,BeaucheminS.PerformanceofOpticalFlowTechniques[J].InternationalJournalofComputerVision,1994,12(1):42-77.[5]ZhangRK.DiscussionofTeachingReformBasedon51MCU[J].SouthernGuizhouEthnicNormalCollegeJournal,2010,11(3):25-27.[6]段旭良．基于DSP嵌入式以太網(wǎng)通信系統(tǒng)的設(shè)計[D]．哈爾濱：哈爾濱工程大學，2009.[7]雷鴻．基于DSP和以太網(wǎng)接口的高速實時信號采集系統(tǒng)設(shè)計[D]．上海：上海交通大學，2009.[8]馬增強，燕延．基于DSP和以太網(wǎng)的鐵路道口監(jiān)測系統(tǒng)[J]．微計算機信息，2001，21(72)：140-143.[9]JiaoyuL,MeilingW,JieT.DesignandResearchonGPRSDTU[J].ElectricPowerAutomationEquipment.2006,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