劉玉英

摘 要：介紹了一種嵌入式系統(tǒng)與無線通信相結(jié)合的便攜式列車接近預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)，詳細(xì)描述了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)、無線發(fā)射數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：列車；報(bào)警系統(tǒng)；嵌入式；無線通信

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.099

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文介紹的便攜式列車接近預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)方便拆卸、可隨身攜帶，主要用于鐵路工人檢修鐵路時(shí)的列車接近報(bào)警。該系統(tǒng)由報(bào)警主機(jī)、轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)、信號(hào)檢測傳感器等設(shè)備構(gòu)成。信號(hào)檢測傳感器與轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)之間通過RF通信，無線傳播距離在150 m左右；轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)與報(bào)警主機(jī)通過無線數(shù)傳電臺(tái)通信，傳播距離為3 000 m左右。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 報(bào)警主機(jī)

報(bào)警主機(jī)為系統(tǒng)的核心設(shè)備，主要由嵌入式單片機(jī)（STM8S207R8）、語音模塊（BSM30215）、數(shù)傳電臺(tái)和外圍器件組成，負(fù)責(zé)監(jiān)測信號(hào)檢測傳感器和轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)及語音播報(bào)。

1.2 轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)

轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)由嵌入式單片機(jī)（STM8S207R8）、RF無線通信模塊、數(shù)傳電臺(tái)和外圍器件等組成，負(fù)責(zé)信號(hào)檢測傳感器的監(jiān)測和報(bào)警信號(hào)的處理、轉(zhuǎn)發(fā)。在一定時(shí)間內(nèi)，當(dāng)無信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，MCU進(jìn)入睡眠狀態(tài)。此時(shí)，可關(guān)閉發(fā)射機(jī)電源，以節(jié)省電能。當(dāng)有信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，使用內(nèi)部模塊定時(shí)喚醒MCU，開啟發(fā)射機(jī)電源，并向報(bào)警主機(jī)發(fā)送握手信號(hào)，便于監(jiān)測轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)與報(bào)警主機(jī)之間無線通信鏈路的狀態(tài)。

1.3 信號(hào)檢測傳感器

信號(hào)檢測傳感器由嵌入式單片機(jī)（STM8S105K4）、RF無線通信模塊和外圍器件等組成。該設(shè)備采用蓄電池供電，在沒有列車經(jīng)過時(shí)，MCU及小無線模塊進(jìn)入睡眠狀態(tài)。這樣可以降低能耗。在有列車經(jīng)過時(shí)，使用內(nèi)部模塊定時(shí)喚醒MCU，并向轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)發(fā)送握手信號(hào)，便于監(jiān)測傳感器與轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)之間無線通信鏈路的狀態(tài)。另外，該設(shè)備采用壓電陶瓷片檢測列車接近，并向轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)發(fā)送列車接近預(yù)警信息。

2 硬件設(shè)計(jì)

報(bào)警主機(jī)由嵌入式單片機(jī)STM8S207R8、語音模塊BSM30215、數(shù)傳電臺(tái)ND250和外圍設(shè)備構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

嵌入式單片機(jī)是整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心控制部件，負(fù)責(zé)接收分機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的列車接近預(yù)警信號(hào)，通過判斷預(yù)警信號(hào)確定是來車報(bào)警，還是列車離開。如果是來車報(bào)警，驅(qū)動(dòng)報(bào)警燈閃爍并循環(huán)播報(bào)語音；如果是列車離開，關(guān)閉報(bào)警燈和語音，解除警報(bào)。此外，單片機(jī)還負(fù)責(zé)監(jiān)測分機(jī)故障和傳感器故障、欠壓狀態(tài)等并播報(bào)語音。語音播報(bào)模塊帶有通用控制串口和忙信號(hào)腳，通過控制串口可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)語音文件的指定曲目播放、暫停、停止、音量+/-等功能。

轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)由嵌入式單片機(jī)（STM8S207R8）、數(shù)傳電臺(tái)、RF無線通信模塊和外圍器件組成，負(fù)責(zé)處理和轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)警信號(hào)，并監(jiān)測其與信號(hào)檢測傳感器設(shè)備之間無線通信鏈路的狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 無線發(fā)射數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)

信號(hào)檢測傳感器通過RF將數(shù)據(jù)發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)分機(jī)，數(shù)據(jù)流如表1所示。

4 結(jié)束語

總而言之，隨著我國交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，汽車電器開關(guān)的使用范圍越來越廣。汽車的報(bào)警功能、油泵等都是需要選擇的內(nèi)容，在越來越多電器開關(guān)種類增加的同時(shí)，其用途也不盡相同。本文以提高電器開關(guān)控制的可靠性為原則，介紹了直接控制方法和間接控制方法的相關(guān)內(nèi)容。根據(jù)汽車結(jié)構(gòu)的不同，間接控制方法可分為3種，即數(shù)字化電器開關(guān)控制、電阻編碼電器開關(guān)控制和大小電流觸點(diǎn)的電器開關(guān)控制。事實(shí)證明，只有提高電器開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行效率，保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性，才能使交通運(yùn)輸業(yè)朝著更長遠(yuǎn)的方向發(fā)展。

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〔編輯：白潔〕