基于无线通信的铁路机车信号接收系统设计

随 着 铁 路 信 号 技 术 的 发 展 和 广 泛 应 用 ， 铁 路 机 车 信 号 已 成 为 提 高 铁 路 区 间 和 车 站 通 过 能 力 ， 增 加 铁 路 运 输 经 济 效 益 、 改 善 铁 路 职 工 劳 动 条 件 的 一 种 现 代 化 管 理 手 段 和 发 展 前 沿 的 科 学 技 术 。 机 车 信 号 系 统 通 过 接 收 地 面 铁 路 信 号
研 究与探 索 Ｒ Ｓ ＡＲ Ｅ Ｅ ＣＨ
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基于无线通信的铁路机车 信号接收系统设计
文 ／ 玉 芳 吕
信 ，Ｌ ＣＤ显 示 器 作 为 主 要 显 示 输 出 端 由单 片 机 实 现 控 制 。
４． ＬＣＤ显 示 电路 设 计
本 设 计 中 采 用 了 ＳＨＡＲＰ公 司 的 ８． ４寸 彩 色 显 示 屏 ＬＱ０８ ＯＶ３ＤＧ０１作 为 系 统 显 示 输 出 ， 该 屏 为 ＴＦ Ｔ显 示 模 式 ， 需 要 单 独 的背 光 驱 动 ，其 为 分 辨 率 ６ ０ ４ 。 本 设计 ４ ｘ ８０ 中Ｌ ＣＤ屏 采 用 了３．Ｖ供 电 。 ３
共 同特 点 。 本 系 统 中 ＣＰ ＬＤ采 用 了ＡＬ ＴＥＲ Ａ公 司 的 可 编 程
逻 辑 器 件 ＥＰＭ ７１ ８ＡＥ ２ ＴＣ１ ０—１ ０ Ｏ， 作 为 Ｍ ＡＸ７００ ０系 列
一
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、
系 统 硬 件 结 构 设 计
产 品 ，该 器 件 具 有 高 阻 抗 、 电 可 擦 等 特 点 ， 可 用 门 单 元 为 ２５ ０个 ， 管 脚 间 最 大 延 迟 为 ５ｎ ０ ｓ， 工 作 电 压 为 ＋５ Ｖ。
本 机 车 信 号 接 收 系 统 由 Ａ／ Ｄ转 换 电 路 、 ＣＰＬ 电 路 、 Ｄ
单 片 机 电路 、 Ｌ ＣＤ显 示 电 路 、 电 源 电 路 以 及 串 口 通 信 电 路 组 成 。 ＲＳ一２３ ２接 收 相 应 的 数 据 转 化 成 Ｔ 平 传 送 给 单 片 ＴＬ 机 的 串 口 缓 冲 数 据 寄 存 器 ＳＢＵＦ， 实 现 串 口 通 信 。 Ａ／ Ｄ转 换 器 采 样 机 车 发 送 系统 发 送 来 的 机 车 信 号 ，以 数 字 量 形 式 送 入 ＣＰＬ 中 ， ＣＰＬＤ具 有 可 编 程 的 特 点 ， 在 其 内 部 可 实 Ｄ 现 译 码 和 控 制 信 号 产 生 等 功 能 。 单 片 机 实 现 整 机 控 制 与 通
微处理器 兼容。
本 设 计 是基 于 无线 通信 的铁路 机 车信 号 接 收 系统 ， 该 接 收 系 统 主 要 采 用 了 一 片 Ａ／ 转 换 器 、 一 片 ＣＰＬ Ｄ Ｄ和 一 片 单 片 机 组 成 。 其 中 Ａ／ Ｄ转 换 器 完 成 铁 路 机 车 信 号 的 信 号 采 集 ， 将 采 集 后 的 数 字 量 送 入 ＣＰＬＤ中 ， ＣＰＬＤ将 完 成 机 车 信 号 的 译 码 和 控 制 信 号 产 生 等 功 能 ， 单 片 机 作 为 系 统 的 ＣＰＵ， 主 要 完 成 整 机 的 控 制 和 通 信 功 能 。
设 备 发 出 的 指 令 信 息 ，经 过 处 理 ，利 用 灯 光 设 备 显 示 给 司
机 ， 从 而 实 现 列 车 的 运 行 方 向 、 运 行 速 度 、 运 行 间 隔 等 的
控制。
和 ６ ０ｋ ／ 的 转换 速 度 ，片 内有 三 态 数 据 输 出锁 存 器 ， 与 ４ ｂｓ
其 机 车信 号 接 收 系统 硬 件 电路 框 图 如 图 １ 示 。 所
１Ａ／ ． Ｄ采 样 电 路 设 计
本 系 统 Ａ／ Ｄ采 样 为 关 键 部 分 ， 对 于 整 个 系 统 的 精 度 有 着 举 足 轻 重 的 作 用 ， Ａ／ Ｄ采 样 部 分 应 采 用 ８ 或 更 高 位 的 位 转 换 器 ， 本 系 统 选 用 了 ＡＤＣ０ ４，ＡＤＣ０ ４为 逐 次 逼 近 ８０ ８０ 比 较 式 全 Ｍ ｏＳ型 Ａ／ Ｄ转 换 器 ， 它 可 以 提 供 ８位 的 转 换 精 度
３ 单 片 机 电路 设 计 ．
单 片 机 是 本 系 统 的 核 心 组 成 部 分 ， 本 系 统 选 用 了
Ａｔ ｅ 公 司 的 ＡＴ８ ｍ ｌ ９Ｃ５１， ＡＴ８９系 列 单 片 机 是 Ａｔ ｅｌ 司 ｍ 公
的 ８位 Ｆ ａ Ｉ ｓｈ单 片 机 系 列 。 它 以 ８０３１为 核 心 ， 片 内 含 有 Ｆ『 ｈ存 储 器 ， 和 ８Ｏ５１系 列 单 片 机 是 兼 容 的 系 列 。 此 外 ａｓ ＡＴ８９系 列 单 片 机 有 以 下 明 显 的 优 点 ： 内 部 含 Ｆｌｓｈ 储 ａ 存 器 、 与８ ＯＣ５１ 脚 兼 容 、 静 态 时 钟 方 式 、 可 反 复 进 行 试 引 验 、编程无废 品产生。
２． ＣＰＬ Ｄ电路 设 计
ＣＰ ＬＤ产 生 于 ２Ｏ 纪 ８ 世 ０年 代 末 期 ， 内 部 至 少 含 有 ： 可
编 程 逻 辑 宏 单 元 、 可 编 程 ＩＯ（ 入 ／ 出 ） 元 、 可 编 程 内 ／ 输 输 单
部 连 线 。 这 种 结 构 特 点 ， 也 是 高 密 度 可 编 程 逻 辑 器 件 的
５ 串 口通 信 电路 设 计 ．
串 行 通 信 接 口 标 准 经 过 使 用 和 发 展 ， 目前 已经 有 几
种 。 但 都 是 在 ＲＳ一２ ２标 准 的基 础 上 经 过 改 进 而 形 成 的。 ３
图 １ 机 车 信 号 接 收 系统 硬 件 结构
本 系 统 在 接 口 设 计 中 选 用 了 最 常 见 的 美 信 公 司 的 串 口 电