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1、基于单片机的火车道口安全报警系统的研究与设计I基于单片机的火车道口安全报警的研究与设计电子信息工程专业 摘 要 道口是铁路安全运输问题的重点和薄弱点。本课题针对我国铁路平交道口的现状，利用单片机技术开发了平交道口来车自动报警系统，采用了可靠性高、价位低、普及程度高、利于基层技术人员掌握学习的 89C51 作为控制芯片，利用了轨道传感器采集回来的车轮信息，准确地将来车信息通知道口值守人员及过往行人，大大减少了事故发生的隐患。针对系统工作环境的恶劣和工作的特殊性，在系统硬件设计过程中，重点突出了系统运行的可靠性、设备的坚固程度，在软件的编制上也采取了有力的抗干扰措施，因此，本系统的研究与设计具有重
2、要的社会意义以及推广价值。关键词 运输安全；铁路平交道口；单片机The Research and Design Based on The Single-chip Computer for The Rail-road Crossing Warning SystemElectronic Information Engineering TANG Li-junAbstract: The Level road crossing is emphasis and weak point.This article discusses the present situation of our rail level
3、 road crossing,use single-chip microcomputer system to design the coming vehicle automatic warning system for level road crossing.The core chip is 89C51 which has high reliability,low price and good universality.Most technicians can master it easily.The system gets the coming vehicles message,and gi
4、ves notice to the crossing keeper and the people.So it can reduce the hidden dangers and provide the insurance for the rail traffic. Because of the bad running environment and working important,so we think much of the system running reliability,firmness of device.Some measures also are taken in the
5、software. So the research and design of this system is very necessary.Key words：Traffic Safety; Rail-way Crossing; 89C51基于单片机的火车道口安全报警系统的研究与设计II目 录1 绪论 .11.1 问题的提出 .11.2 国内外研究现状及研究的目的好意义 .11.3 设计任务和要求 .12 微机自动报警系统概述 .22.1 系统组成部分 .22.2 系统主要组成部分 .23 系统硬件设计 .23.1 传感器的选用 .23.1.1 传感器的选择 .23.1.2 传感器检测道口状况
6、的方法。 .33.2 信号处理电路的设计 .33.2.1 信号输入 .43.2.2 信号整形 .43.2.3 光电隔离 .43.3 系统主电路的设计 .53.3.1 AT89C51 性能介绍 .53.3.2 系统主电路 .53.4 语音报警功能的设计 .63.4.1 ISD1420 芯片介绍 .63.4.2 语音报警电路 .73.5 道口栏木驱动控制电路设计 .83.5.1 芯片 L298N 的介绍。 .83.5.2 驱动控制电路图及工作原理 .83.7 硬件抗干扰设计 .103.7.1 系统抗干扰性及可靠性设计原则 .103.7.2 系统干扰源分析以及硬件抗干扰措施 .114 软件设计 .1
7、24.1 系统软件总体设计 .124.2 交通灯控制软件设计 .134.3 语音广播软件设计 .144.4 道口栏木软件设计 .154.5 软件抗干扰措施 .15基于单片机的火车道口安全报警系统的研究与设计III7 结论与展望 .16参考文献 .17附录 语音板电路原理图 .18致谢 .19基于单片机的火车道口安全报警系统的研究与设计11 绪论1.1 问题的提出铁路是国家重要的基础设施、国民经济的大动脉、交通运输体系的骨干，对于国家社会经济的正常运行和发展具有举足轻重的作用和全局性的作用。铁路运输的运输能力大、能够负担大量客货运输的任务、速度快、受气候条件限制小、可全天候运营、运输成本低等优点
8、。因此，我国正大力发展铁路行业的建设事业。平交道口是铁路和公路的平面交叉，随着铁路行车速度、密度的不断提高和公路车辆的急速增多，平交道口的安全问题，已经变的非常突出。为改善铁路平交道口尤其是站内道口的安全状况，有必要设计一种具有高可靠性的道口报警设备，在列车接近道口前告警，提示道口职守人员及行人、车辆注意，以确保列车安全通过，减少以至杜绝道口交通事故的发生1.2 国内外研究现状及研究的目的好意义现在我国站内道口来车管理大多还是处于靠电话通知和道口工眺望的状态，遇到天气状况不好，或是电话线路不畅的时候，就存在了事故的隐患。铁道部对此尚无在全国推广的定型产品，均为各铁路局自己开发的设备，而且利用率
9、也不是太高。在铁路网比较发达的欧洲，道口密度大，事故风险也相对比较高。其中，英国的安全工作做的比较好，这主要得益于英国政府增加警力，强行控制道口违章行为。同时，英国西屋铁路系统公司在别国成功技术的基础上，研制了一种新型的平交道口预测器。该设备符合道口报警设备的一般设计原理，但是其价格昂贵，同时英国铁路轨道电路与我国轨道电路有诸多不同之处，所以无法将其移用至我国铁路道口中。铁路道口安全工作的好坏，直接关系到人民生命财产的安全，它是推动和促进铁路跨越式发展目标能否顺利实现的一个重要方面。道口自动报警系统提高了道口来车报警的可靠性和准确性，可以有效的降低误报、错报事件的出现几率，从而有效的避免道口交
10、通事故的发生。所以，立足我国铁路现状，开发实用的站内道口自动报警设备仍是当务之急。1.3设计任务和要求系统总体采用 AT89C51 单片机为平交道口自动报警系统的核心，用安装在钢轨内侧的车轮传感器组成检测点，感应到的车轮信息通过标准信号电缆传送到道口房的主机内，由单片机控制道口交通灯的转换和语音报警功能的开关，并控制道口栏目升降从而达到自动检测、报警通知和提升道口整体安全状况的目的。本系统列车接近报警系统的主要功能设计如下：（1）列车接近道口语音报警功能。当列车接近道口时，系统自动播报“司机、行人请基于单片机的火车道口安全报警系统的研究与设计2注意，火车就要开过来了，请不要抢行和翻越栏杆” 。2）交通灯切换功能。当列车接近道口，传感器采集到列车接近信息，系统立即控制交通灯的红色信号灯亮，绿色信号暗，以提示行人、车辆禁止通
