基于C8051F040铁路车辆定位系统应用研究

论文摘要

铁路事业的飞速发展,铁路车辆之间以及续行和作业中的大型养路机械之间出现撞车事故时有发生,论文以解决该类安全隐患为目的,进行相应的嵌入式装置应用研究。嵌入式系统是以应用为中心,软硬件可裁剪的计算机系统,可以最低的成本满足具体应用的要求,是计算机系统发展的趋势。GPS全球定位技术定位精度高,全天候,自动化和高效益,已经被广泛应用于军事上定位和民用定位导航领域。无线通信的传输介质是大气,具有成本低、适应性好和扩展性好等优点,被广泛应用于位置变化和有线通信布线困难的环境中。本文的选题是根据现场工程需要,经过多次现场调研和分析讨论,确定了采用嵌入式技术、GPS技术和短距离无线通信等技术研制嵌入式定位系统,实现铁路车辆的安全预警。基于C8051F040的铁路车辆定位系统设计包括硬件和软件两部分：硬件平台以嵌入式微控制器C8051F040为核心,采用RFC-33A无线数据传输模块和GPS模块设计和研制了系统的硬件,同时集成了数码管显示和语音播报等其他功能模块,对硬件部分进行了调试；软件部分是基于C8051F040的系统应用程序开发,应用软件主要包括系统初始化、GPS数据处理、无线数据通信和人机交互模块4部分,此系统在现场进行了测试。在空旷的区域对系统测试可以实现以下功能：1、单系统能够实时接收GPS信号,解析出GPRMC格式的数据,播报和显示本机的位置信息。2、双系统可以进行可靠的无线通信,实时交互信息,经过数据处理后,可以播报和显示车辆之间的距离、相对速度等信息。测试结果表明,该系统可以应用到航海中实现定位,养路机械进行铁路维护时防撞预警,工程机械车辆预警等多种场合,带来较好的收益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 定位技术
• 1.2.2 短距离无线通信技术
• 1.2.3 铁路车辆定位技术
• 1.3 论文的主要工作和组织结构
• 第2章 嵌入式系统及嵌入式处理器
• 2.1 嵌入式系统
• 2.2 嵌入式系统硬件
• 2.3 嵌入式系统软件
• 2.4 嵌入式微控制器C8051F040
• 2.4.1 CIP51处理器特性
• 2.4.2 存储组织结构
• 2.4.3 中断系统
• 2.4.4 电源管理模式
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统关键技术
• 3.1 GPS全球定位技术
• 3.1.1 太空卫星部份
• 3.1.2 地面监控部分
• 3.1.3 地面接收机部分
• 3.2 数字调制技术
• 3.2.1 无线收发器的结构
• 3.2.2 数字调制及分类
• 3.2.3 带通调制原理
• 3.2.4 相移键控（MPSK）
• 3.2.5 GFSK—高斯频移键控调制
• 3.3 本章小结
• 第4章 系统的硬件设计
• 4.1 系统设计方案
• 4.2 电源电路
• 4.3 中央控制单元
• 4.4 串口电路
• 4.5 无线数据传输模块电路
• 4.6 GPS电路
• 4.7 人机交互模块
• 4.7.1 声音子模块
• 4.7.2 功放电路
• 4.7.3 显示子模块
• 4.8 本章小结
• 第5章 系统的软件设计及结果分析
• 5.1 软件开发环境Silicon IDE
• 5.2 系统软件总流程
• 5.3 系统初始化
• 5.3.1 MCU初始化
• 5.3.2 RFC-33A初始化
• 5.4 数据处理程序及结果分析
• 5.4.1 GPS数据处理
• 5.4.2 无线通信软件设计
• 5.5 人机交互程序
• 5.5.1 语音模块程序
• 5.5.2 数码管显示程序
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 PCB图和实物图
• 附录2 软件流程图
• 附录3 初始化代码
• 攻读学位期间发表的学术论文