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1、太原科技大学毕业论文（设计） TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY毕业设计（论文）题目：火车道口报警系统学 生 姓 名 学 号 班 级 电气082201H 所属院（系）华科学院电子信息工程系指 导 教 师 2012年6月14日II目录摘要IABSTRACTII第1章 绪论- 1 -1.1 问题的提出- 1 -1.2 国内外研究现状- 1 -1.3研究的目的和意义- 2 -1.4设计任务和要求- 2 -第2章 微机自动报警系统概述- 4 -2.1 系统组成部分及工作原理- 4 -2.2系统主要组成部分- 5 -2.3方案选择- 5 -2.3.1系统
2、选择- 5 -2.3.2传感器的选择- 6 -2.3.3单片机的选择- 6 -2.4系统抗干扰设计- 7 -2.4.1系统抗干扰性及可靠性设计原则- 7 -2.4.2系统干扰源分析以及硬件抗干扰措施- 7 -第3章 系统硬件设计- 10 -3.1传感器的选用- 10 -3.1.1传感器的选择- 10 -3.1.2传感器的安装及使用- 11 -3.2信号处理电路的设计- 12 -3.2.1器件简介- 13 -3.2.2信号输入- 13 -3.2.3信号整形- 14 -3.2.4光电隔离- 15 -3.2.5锁存选通级设计- 15 -3.3.1 AT89C51性能简介- 15 -3.3.2系统主电
3、路- 16 -3.4语音报警功能的设计- 18 -3.4.1 ISD1420芯片介绍- 19 -3.4.2语音报警电路- 22 -3.5道口栏木驱动控制电路设计- 23 -3.5.1芯片L298N的介绍- 23 -3.5.2驱动控制电路图及工作原理- 25 -3.6电源电路设计- 25 -3.7键盘输入电路的设计- 26 -3.8数码显示电路的设计- 27 -第4章 软件设计- 29 -4.1系统软件总体设计- 29 -4.2系统设备断线检测模块设计- 31 -4.3列车接近检测模块设计- 32 -4.4交通灯控制软件设计- 34 -4.5语音广播软件设计- 34 -4.6道口栏木软件设计-
4、35 -4.7软件抗干扰措施- 36 -结论- 38 -参考文献- 39 -致谢- 40 -基于单片机的火车道口安全报警的研究与设计摘要 在我国，铁路是人们出行选用的最多的交通工具，所以有许多平交道口纵横交错。随着我国经济建设的不断发展，交通运输业已日愈繁荣，铁路运输事业更是发展迅速，对列车运行速度的要求日益提高。在列车高速行驶的情况下，铁路平交道口就成了我国铁路安全运输问题的重点及难点。这些道口给人们的生活带来许多不方便，有时还会出现危险事故。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89C51作为控制芯片，利用并处理轨道传感器采集回来的车
5、轮信息，准确地将来车信息通知道口值守人员及过往行人，为列车的安全高速运行提供可靠地保障，并有交通灯示警，栏木隔断，极大程度减少了事故发生的隐患。针对系统工作环境和工作的特殊性，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。本系统的设计与研究能及时准确的为道口值守人员提供来车信息，即使是恶劣的天气状况也不会有太大影响。因此，本系统具有十分重要的社会意义及推广价值。 关键词：运输安全,铁路平交道口,单片机Research and Design based on microcontroller train crossing safety a
6、larmAbstractIn our country, the railway is the most chosen transport of people for travelling, so there are many level crossings criss-cross. Alone with the continuous development of Chinese economic construction, transportation industry has been increasingly prosperous; rail transportation industry
7、 is developing rapidly, with increasing demand for train speed. In the case of train running in high speed, railway level crossings become key points and difficulties on the safety transportation issues of railway in China. These crossings bring peoples life a lot of inconvenience, even sometimes wi
8、th dangerous accidents. The topic for the current situation of our country railway level crossing develops a level crossing to vehicle automatic alarm system by single-chip microcomputer technology, adopted high reliability 89C51 as a control chip, using and processing information of wheels collecte
9、d back by track sensor to notify crossing officers on duty and passers-by of the future vehicle information accurately, to provide reliable protection for the safety of high-speed operation of the train, with traffic lamp warning and bar wooden partition ,to greatly reduce the accident hidden danger
10、. In the light of the systems working environment and particularities of the working, during the hardware designing process, highlights the systems reliability and the robustness of the devices, on the development of the software has also taken strong anti-jamming measures. The design and research o
11、f this system can provide information about the coming vehicle timely and accurate for crossing officers on duty, even in adverse weather conditions there will not be much affected. Therefore, this system is of great social significance and promotional value.Key words：Transportation Safety, Rail-way
12、 Level Crossing, Single-chip第1章 绪论1.1 问题的提出 铁路是我们国家很重要的基础交通设施、国民经济的基础、交通运输体系的重要组成部分，对于国家社会经济的正常运行具有很重要的作用。铁路运输具有运输能力较大、能够承担大量客货运送的任务、速度较快、受气候条件的限制相对较小、并可全天候运营、且运输成本低等优点。因此，我国一直在大力发展铁路行业的建设。 火车平交道口是铁路和公路的平面交叉点，随着铁路行车速度、密度的不断提增和公路车辆的急速扩增，平交道口的安全问题，变的相当突出。在我国有很多的铁路无人看守道口存在，使得道口安全问题总是存在于人们的视野中。就在我的学校附近就
13、有一个火车道口，对我们的出行很不方便。 为了改善铁路平交道口尤其是站内道口的安全情况，很有必要设计一种具有高可靠性能的道口报警设备，在列车接近道口前告警。 本课题就是针对我国铁路平交道口的现状，利用单片机技术开发平交道口来车自动报警系统。采用智能报警系统具有报警准确，性能价格比高，全天侯，不怕环境恶劣，安装方便等特点，能极大减少该类道口交通事故。利用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，大大减少事故发生，为列车的安全高速运行提供可靠的保障。1.2 国内外研究现状 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
14、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，而且利用率也不是太高。因此，增强铁路道口防护系统功能是十分必要的。 而在欧洲，铁路网发达，道口密度大，事故风险也高。英国的安全工作做的比较好，近年来其道口事故发生率和每个道口平均死亡人数均比其他国家低。其原因不仅是政府强行控制道口违章行为和加强平交道口安全教育，更主要是研制出一种新型的平交道口预测器。在两边轨道的端点处各装了一个无源转辙器，当列车经过时，轨道电路的阻抗和电压会线性改变，回馈列车接近道口的位置并计算列车的速度，确定列车经过道口的时间，从而报警。因为道口多需值班人员操纵，人员运营费用很大
15、，正在提议把道口信号设备与电子联锁设备实现一体化。以上介绍的铁路轨道电路等，在欧洲与中国的现实看有许多不同的地方，且价格十分昂贵，所以，不能直接将其移用至我国。在我国铁路整体提速的情况下，为了防止悲剧的发生，我国正在努力提高道口设备科技含量及监控信息化水平，保障道口行车安全。所以，开发实用的站内道口自动报警设备是铁道部当务之急。1.3研究的目的和意义 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，并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通事故的发生。而且国外的产品也不适用于我国的铁路状况。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。1.4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，根据多项数据得出列车是否通过道口。由单片机控
