铁路应答器检测系统 ——手持式仪表设计

论文摘要

列车在高速运行过程中,应答器作为CTCS列控系统的关键部件,有效地保证了列车与地面设备之间信息的可靠传输。然而,由于列车行驶速度很高,应答器的安装位置对于列车与地面设备之间传输的无线信号强度影响很大,因此,铁路部门对于应答器在两铁轨之间的安装位置有严格的规范和要求。目前,在应答器安装过程中,对于检测其安装位置是否合乎要求,仍然多采用人工手动检测或采用部分机械辅助的方法,不仅费时费力,同时检测精度也不高。为了克服人工检测的弊端,研制出一套高精度、自动化的“铁路应答器检测系统”对应答器的安装检测及常规巡检具有重要意义。本文主要完成了“铁路应答器检测系统”中基于单片机的手持式仪表部分的研制工作,主要包括仪表硬件电路设计和软件设计等两大方面。其中硬件电路设计方面包括各个模块主要器件的选型、具体电路设计、硬件抗干扰设计以及印制电路板的设计、焊接、调试等工作;软件设计方面包括单片机外围芯片的接口底层驱动、显示处理、键盘扫描、实时时钟、位移与DBPL信号测量、串口通信等模块的设计、调试工作,同时还加入了相应的抗干扰措施,提高了软件的可靠性。此外,为保证仪表供电电池的使用时间和寿命,硬件部分所选器件均具有低功耗特性。最后,通过对仪表的调试以及仪表与前级传感器、信号检测电路、PC机软件各部分之间的联调,完成了手持式仪表的设计。铁路应答器检测系统已通过相关部门技术鉴定,并即将投入生产使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状及发展趋势
• 1.2.1 应答器检测技术
• 1.2.2 仪器仪表技术
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 铁路应答器检测系统概述
• 2.1 铁路应答器检测系统工作原理
• 2.2 铁路应答器检测系统功能与组成
• 2.3 手持式仪表总体需求分析
• 2.4 手持式仪表的功能与组成
• 2.4.1 手持式仪表的硬件组成
• 2.4.2 手持式仪表的软件组成
• 第三章 手持式仪表硬件设计
• 3.1 微处理器的选择
• 3.2 微处理器最小系统设计
• 3.3 数据采集模块的电路设计
• 3.3.1 A/D 转换器的选型
• 3.3.2 A/D 转换器与单片机的接口
• 3.4 人机接口电路设计
• 3.4.1 键盘接口电路设计
• 3.4.2 显示接口电路设计
• 3.5 实时时钟模块设计
• 3.6 数据存储电路设计
• 3.7 数据通信电路设计
• 3.8 充电管理电路设计
• 3.9 硬件抗干扰设计
• 第四章 手持式仪表软件设计
• 4.1 软件开发环境简介
• 4.2 主程序设计
• 4.3 界面显示模块设计
• 4.4 位移测量及数据处理模块设计
• 4.5 DBPL 信号测量模块设计
• 4.6 按键扫描与处理模块设计
• 2C 接口通信驱动程序'>4.6.1 I²C 接口通信驱动程序
• 4.6.2 键盘中断服务子程序
• 4.7 串口通信模块设计
• 4.8 其他模块设计
• 4.9 省电模式及软件抗干扰设计
• 第五章 系统调试及测试
• 5.1 系统调试平台介绍
• 5.2 传感器的标度变换
• 5.3 仪表硬件调试
• 5.4 仪表软件调试
• 5.5 系统联调及测试结果
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在学期间的研究成果