本科毕设论文-—列车中控微机保护系统.doc

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1、南昌航空大学学士学位论文1绪论1.1选题依据随着科学技术地发展，人们物质文化水平不断提高，交通运输业得到飞速发展。在众多交通工具当中，列车的作用尤其突出，使用也最为广泛及频繁。列车在交通运输当中一直起着至关重要的作用。因此，对列车的控制及其行驶安全尤为重要。由早期的蒸汽发动人力驾驶发展到现在的电力驱动及一整套自动化控制系统，列车的发展正顺应着时代的变化。自动化控制无人驾驶正是未来发展的重要趋势。本次设计是基于单片机的列车中控微机保护系统。硬件部分主要由单片机最小系统模块、电动机驱动模块、报警模块、显示模块、温度采集模块、车速采集模块等部分组成，使列车

2、彰显人性化和安全。1.2国内外研究概况及发展趋势自19世纪铁路诞生以来，如何控制铁路运输的安全就一直是世界各国铁路运输业面临的主要课题，而列车运行安全是列车运行控制的核心。早期蒸汽机车采用机械式控制，对机车驾驶员要求很高。20世纪后，特别是电子行业的崛起，列车也已进入了电气自动化时代。列车信息控制系统是保证列车控制有效性、安全性及旅客舒适性所必需的,国外已开行的高速列车,如德国的ICE、法国的TGV、日本的新干线等高速列车都装有完整的信息控制系统。控制网络技术作为现代列车的关键技术,在世界范围内得到了越来越广泛的应用。目前,世界上主要列车电气部件供应

3、商都推出了基于网络的控制系统,比如:Siemens的SIBAS32R铁路自动化系统、ADtranz公司(现已被Bombardier公司收购)的MITRACR列车通信和控制系统、Alstom公司的A-GATER控制系统以及日本三菱、东芝公司的TCMS列车控制监视系统等。近年来,随着我国交流传动高速列车、电动车组、城市轨道交通车辆研究工作的开展,列车网络控制技术已成为高速列车、动车组的必备技术之一。为了保证列车运行安全,列车的安全相关技术越来越受到重视。50南昌航空大学学士学位论文2相关理论分析2.1测速相关理论分析要测速，首先要解决是采样的问题。在使用

4、模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。在这里选用霍尔测速传感器可以解决问题。在电机转轴上固定一圆盘，在圆盘上固定一到多个小磁钢。再用霍尔传感器靠近电机的磁钢，距离不超过5mm，这样电机转动，小磁钢每靠近一次霍尔传感器，传感器便会产生一个低电平。电机每转动一圈，传感器便会将一组有规律的脉冲信号传送至单片机，单片机通过测得电机每转一圈的脉

5、冲个数，便能计算出直流电机的速度。2.2测温相关理论分析温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS（达拉斯）公司生产的DS18B20温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得DS18B20更受欢迎。DS18B20的优势是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的不二选择。了解其工作原理和应用可以拓宽对单片机开发的思路。DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在使用前先了解18B20的内部存储器资

6、源。DS18B20共有三种形态的存储器资源。ROM只读存储器，用于存放DS18B20ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20的编码是19H），后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56的位的CRC码（冗余校验）。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20共64位ROM。RAM数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后的数据值信息，第3、4个字节是用户EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EEPR

7、OM的镜像。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9个字节为前8个字节的CRC码。EEPROM非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在镜像，以方便用户操作。50南昌航空大学学士学位论文3系统设计3.1总体设计要求3.1.1设计要求该系统以单片机为核心，实现对列车温度速度采集的自动控制。该控制系统包括：①列车温度、速度采集模块；②单片机最小系统模块，涉及用E2PROM存储设置信息；③显示模块，用于

8、实时显示当前的温度和速度；④报警模块，实时监控异常状态等根据设计要求，设计框图如图3—1所示：STC89C5