列车动态数据传输控制平台的设计

论文摘要

随着列车行车速度的提高、行车密度的加大、高负荷的运输,对行车安全提出了更高的要求。为了消除国内目前列车运行所存在的安全隐患,同时也是为了实现无线电频率的有效使用,在铁道部的“800MHz 列尾和列车安全预警系统”技术指标下,本文设计了一种列车动态数据传输平台,该控制平台能够根据要求对列车动态数据进行必要的接收、处理、发送。论文首先从技术的现状和理论基础方面,阐述了整个系统的结构和所要采取的技术手段。使用TK980 电台作为发射/接收机;使用单片机作为主控CPU;设计了必要的功率检测/切换器;设计了系统的相关控制电路;编写了大量相关的程序;给出了系统的控制过程的设计方案。从功能上讲:系统能够接受监控装置的列车运行信息、列车二次事故防护预警信息、道口障碍防护预警信息、列尾风压反馈信息和欠压报警信息等列车动态数据的接收;列车车次、运行速度、位置(公里标)、和时间等信息以及进行列尾风压查询、排风和发送列车二次事故防护预警信息等列车数据的发送;列车二次事故防护预警、道口障碍预警、预警确认信息及其起始、终止时间和设备自诊断工作状态等信息等列车数据的记录。论文通过硬件电路和软件设计两个方面详细介绍了设计理念方法,硬件部分包括:信道机部分的分析;功率检测/切换器的微带布线;主控板的接口电路;软件部分包括:POCSAG 编码器;数据信息专用编码解码器;串口模拟;CRC校验。本文设计的意义在于:采用可靠的技术和器件,标准化的模块,更适合于原系统的升级和换代。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 项目来源
• 1.3 本文要研究的内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 设计思想和技术方案
• 2.1 系统设计中主要考虑的问题
• 2.2 总体设计思路
• 2.2.1 硬件系统框图
• 2.2.2 系统频率配置和编码方式
• 2.3 简单介绍 TK980 电台的特性和参数
• 2.4 单片机资源计算以及外围电路选择
• 2.5 本论文所完成的工作
• 2.6 本章小结
• 第三章 信道机部分的分析
• 3.1 总体特点
• 3.2 锁相环结构
• 3.3 锁相环的基本理论
• 3.3.1 锁相环的组成部分
• 3.3.1.1 鉴相器（PD）
• 3.3.1.2 环路滤波器（LF）
• 3.3.1.3 压控振荡器（VCO）
• 3.3.2 环路的动态方程
• 3.3.3 环路的跟踪性能
• 3.3.3.1 环路的线性化相位模型
• 3.3.3.2 二阶锁相环路研究
• 3.3.3.3 环路的稳态相位误差
• 3.3.4 环路的稳定性能
• 3.3.5 环路的噪声性能
• 3.3.6 环路的捕获性能
• 3.4 频率合成器的理论及研究
• 3.4.1 锁相频率合成技术的理论
• 3.4.1.1 组成部分和结构框图
• 3.4.1.2 性能指标
• 3.4.1.3 系统噪声性能分析与研究
• 3.4.1.4 系统杂散分析和研究
• 3.5 信道机的初始化
• 3.6 场强测试
• 3.7 本章小结
• 第四章 单片机部分相关设计
• 4.1 串口扩展方式及应用GM8123
• 4.1.2 GM8123 特征介绍
• 4.1.3 母口接收子口发送流程详述
• 4.1.4 子口接收母口发送流程详述
• 4.1.5 芯片的工作方式设置
• 4.2 时钟芯片 PCF8563 和基于 I2C 总线的操作
• 4.2.1 I2C总线的操作时序
• 4.2.2 PCF8563 的简介
• 4.3 单片机I/O 口模拟串行通信的实现方法
• 4.4 硬件的布线和调试
• 4.4.1 布线规则
• 4.4.2 硬件调试
• 4.5 本章小结
• 第五章 程序相关设计
• 5.1 主模块
• 5.2 子模块
• 5.2.1 车载电台接收来自监控装置的列车运行信息
• 5.2.2 车载电台接收来自列尾司机控制盒的控制信息
• 5.2.3 无线传输部分相关程序设计
• 5.2.3.1 功能码的设定
• 5.2.3.2 无线部分数据接收发送流程图
• 5.2.4 数据的编码解码
• 5.2.4.1 无线信道数据基本帧格式
• 5.2.4.2 位同步的接收实现
• 5.2.4.3 帧同步的实现
• 5.2.5 POCSAG 编码介绍
• 5.2.6 CRC 快速算法
• 5.2.6.1 CRC 原理
• 5.2.6.2 快速算法的基本思路
• 5.2.6.3 适用于本系统的单片机的算法
• 5.3 本章小结
• 系统测试的的性能指标
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历