铁路道口护栏控制器的设计.doc

1、摘 要 本次设计是设计一个人为控制下的铁路道口护栏控制器，其中主要是对护栏控制器中电机正反转进行控制，进行的是单向交流电机驱动设计，比较系统的设计了单向交流电机在工程中是如何运用的。本次设计是基于8051单片机设计护栏控制器，该系统主要包括电源模块，控制模块，电机驱动模块，报警模块等。通过人来观察后按下按钮来控制护栏的升起和降落。该电路结构简单、可靠性高、功能强且成本较低。 本系统中最重要的就是单向交流电机，它是一个中速带着机械限位开关的运动控制系统。作者从整体方案设计，控制模块电路设计，电机驱动电路模块设计，报警模块电路设计来进行比较深入的探讨。设计出来的系统以单向交流电机作为驱动电机，以机

2、械行程开关进行限位，以51单片机系统作为主控系统，电机通过联轴器连接护栏。从而达到了系统的要求。本系统的工作过程主要是单片机发出信号来控制电机，使得电动机能够正反转从而控制护栏的升起与降下,并在触碰到限位开关是停止，同时报警灯与蜂鸣器同时工作。关键字：机械限位；单向交流电机；单片机系统Abstract This thesis is the study of railway crossing gates under artificial control controller, mainly to fence in the controller to control motor and rever

3、sing, the one-way communication motor drive design, systematic research the unidirectional ac motor is how to apply in engineering.Guardrail is the study of this paper is based on 8051 single-chip microcomputer controller, the system mainly includes the power supply module, control module, motor dri

4、ve module, alarm module, etc.Observed by people after press the button to control the rising of guardrails and landing.The circuit has simple structure, high reliability, strong function and low cost. This system is the most important thing in the unidirectional ac motor, it is a medium speed with a

5、 mechanical limit switch of the motion control system.The author from the overall scheme design, control module circuit design, motor drive circuit module design, alarm module circuit design for more in-depth discussion.Designed system with unidirectional ac motor as drive motor, with mechanical lim

6、it switch, with 51 singlechip system as the main control system, guardrail motor through a shaft coupling.So as to achieve the requirements of the system. The working process of this system is mainly single-chip signal to control the motor, make motor and reversing to control the rise and fall of th

7、e guardrail, and in touch limit switch is stopped, with a buzzer alarm lamp while working at the same timeKey words: mechanical limit;Unidirectional ac motor;SCM system目 录引言11 绪论21.1 背景与社会价值21.1.1单片机发发展与前景21.1.2选题意义31.2 设计目的与设计概述32 铁路道口护栏控制器方案设计及简介43 电机电路控制设计63.1 STC89C52简介63.2单片机电路设计83.2.1单片机电源模块83

8、.2.2信号机模块93.3电机电路控制设计.113.3.1RS-485通信.113.3.2电机控制模块123.3.3单向交流电机正反转控制133.4蜂鸣器电路设计183.5 报警灯电路设计204 软件总体设计方案214.1 信号机软件设计流程图214.2 电机控制模块流程图225 系统的组装与调试245.1 仿真软件protus介绍与仿真实现245.2 仿真处理器及其外围电路255.3 软件与硬件的调试276 结论27谢 辞29参考文献：30附 录.31III引言随着我国经济建设的不断发展，交通运输业已如与繁荣，而路网的建设速度是有限的，解决之道是提速。现在的火车已经提速到了250km/小时，

9、使得500米远的火车能在7.2s之内到达你的身边。现在的道口情况是：人流和车辆多的地方采用栏杆来切断火车通过交叉口时公路方向的流通，但是即使有了护栏，人们往往还是不自觉的越过铁路护栏。随着道口事故越发频繁，为了减少惨剧的发生和人们的幸福，道口的安全问题已经是摆在人们眼前交通安全最重要的问题之一。为了达成目的，现在需要设计道口安全系统。考虑到我国人口数量多以及人工成本比较低廉，以及现有的自动检测火车到来的单片机控制系统不是很可靠且维护不易、价格昂贵等特点，所以可以考虑人工远程控制，同时可以对违反交通规则通行的人员进行及时的阻止，这对于减少道口事故发生又是一个比较好的措施。本次设计的设计课题是利用

10、单片机技术，针对我国铁路平交道口的现状开发设计道口护栏控制器，最主要的内容就是由单片机组成的系统来控制单相交流电机的正反转使得护栏升降从而可以达到阻断交通的目的，是人工控制。这个动作的完成主要是用单片机以及两个继电器组成的驱动电路和软件方面来完成。本次设计主要进行单相交流电机的驱动设计，从软件和硬件方面来分析单相交流单机正反转的实现。1 绪论 铁路道口护栏控制器中使用的是单向交流电机。单向交流电机是利用交流电来供电的一种小容量交流电动机，其功率一般在8W到750W之间，单向交流电机具有结构简单，成本低廉，维修方便等特点。所谓的控制单向交流电机，是指如何启动、制动、改变单向交流电机方向等控制线路

11、的实现。1.1 背景与社会价值1.1.1单片机的发展与应用情况 单片机是微型计算机的简称，它是计算机发展的产物。随着大规模和超大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM定时器/计数器和多种I/O接口集成在一块芯片上，形成芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机（单片机）并沿用至今。准确反映单片机本质的叫法是微控制器。也有跟根据单片机的结构和微电子设计特点将其称为嵌入式微处理器或嵌入式微控制器。目前国外大多数厂家和学者已普遍改用microcontroller，将其缩写为MCU。 计算机是应数值计算的要求而诞生，以满足海量数值运算为己任，长期以来总是朝着不断提高运

12、算速度及存储容量的目标迅速发展。微型计算机出现以后，通用微处理器以惊人速度发展，出现了许多性能极佳的通用微型计算机。单片机是微型计算机发展的一个重要分支，这是因为单片机无论从功能还是形态上来说都是作为控制领域用计算机的要求而诞生的。单片机应用广，发展快，其发展大概经历了三个历史阶段： 1974-1978，为初级单片机阶段。 第一代单片机出示与1974年，以intel公司的MCS-51系列为代表，其特点是采用专门的结构设计。这个系列的单片机在片内集成8位CPU、并行I/O接口、8位定时器/计数器、RAM及ROM等。无串行I/O端口，中断处理简单，片内RAM,ROM容量较小，且寻址范围小于4KB。

13、 1978-1983年，为高性能单片机阶段。 第一代单片机推出后，取得巨大的成功，表明单片机具有及其广阔的前景。第二代单片机以Intel公司的MCS-51系列微代表，其技术特点是完善了外部总线，并确立了单片机控制功能。外部并行总线规范为16位地址总线，用以寻址外部64KB的程序存储器和数据存储器空间；另外，8位数据总线级相应的控制总线，行程完整的并行三总线结构。同时还提供了许多通信功能的串行I/O端口，具有多级中断处理、16位的定时器和计数器，片内RAM和ROM容量增大，有的片内还带有A/D转换接口。这一代单片机结束了计算机单片集成的检索，并真正开创了单片机作为微控制器的发展道路。从1983年

14、至今，为8位单片机巩固提高阶段，是完善16位单片机及32位和64位单片机的研制阶段。第三代单片机阶段，一方面不断完善高档的8位单片机，改善其结构，以满足不同用户的需要。另一方面发展16位单片机及专用单片机。16位单片机除了CPU为16位外，片内RAM和ROM的容量进一步增大，片内RAM为232B，ROM为8KB，片内带有告诉输入/输出部件、多通道10位A/D转换部件、8级中断处理功能，实时处理能力更强，并开发了片内带Flash存储器功能。从单片机的结构功能上看，单片机的发展趋势是：向着大容量高性能化、小容量低价格化和外围电路内装化等几个方面发展；在内部结构上将会由RISC(精简指令集)取代传统的CISC(复杂指令集)结构。 本课题就是针对我国铁路平交道口的现状，利用单片机技术来开发铁路道口护栏控制器。采用了可靠性高，价位较低及普及程度高、利于基层人员操控的89C52作为控制芯片，通过摄像头来观察来车情况从而阶段交通及提醒锅炉人员，大大减少了事故发生，为列车的安全告诉运动进行可靠的保障。 1.1.2 选题意义 现代化的交通运输主要包括铁路、水路、公路、航空和管道五种方式。与其他运输方式