目 录
中文摘要 ........................................................ 1 英文摘要......................................................... 2 1 绪论 .......................................................... 3 1.1 问题的提出 ................................................. 3 1.2 国内外研究现状 ............................................. 3 1.3 研究目的与意义 ............................................. 4 1.4 设计任务与要求 ............................................. 4 2系统总体方案设计 .............................................. 6 2.1 系统的整体平面示意图 ....................................... 6 2.2 系统的主要技术指标 ......................................... 6 2.3 系统工作的整体框图 ......................................... 7 3系统硬件设计 .................................................. 8 3.1 传感器 ..................................................... 8 3.2 信号处理模块 .............................................. 10 3.3 中央处理模块 .............................................. 12 3.4 语音报警模块 .............................................. 15 3.5 栏木机驱动模块 ............................................ 18 3.6 键盘输入与数码管显示模块 .................................. 20 3.7 电源模块 .................................................. 23 4系统软件设计 ................................................. 25 4.1 软件设计的主要步骤 ........................................ 25 4.2 系统软件的总体设计 ........................................ 25 4.3 列车断线检测模块 .......................................... 26 4.4 列车接近与到达检测处理 .................................... 28 4.5 语音广播系统软件流程 ...................................... 30 4.6 栏木机控制模块流程 ........................................ 30 5系统抗干扰设计 ............................................... 32 5.1 系统抗干扰性设计原则 ...................................... 32 5.2 系统干扰源分析及硬件抗干扰措施 ............................ 32 5.3 系统软件抗干扰措施 ........................................ 35 6总结与展望 ................................................... 38 致谢 ......................................................... 39 参考文献 ....................................................... 40 附录：系统硬件图 ............................................... 42
基于单片机的铁路道口报警系统的研究与
设计
摘要: 在我国经济持续发展的今天，随着机动车辆的增加以及列车密度和运行
速度的提高，使得道口安全问题日趋重要。如果铁路平交道口缺少严格的安全管理，恶性道口事故将会很容易发生，这会对铁路安全造成极大威胁，所以铁路道口的安全问题既是重点又是薄弱点，因此设计出一种铁路道口报警系统来提高安全性是非常必要的。
论文首先分析了课题确立的意义，并且针对于国内外的研究现状，给出了系统总体框图，平面示意图以及相关的技术指标。本课题的硬件部分选取了具有广泛群众基础，价格便宜的AT89C51单片机作为主控制芯片，选用磁电式传感器对列车的车轮信息进行采集，使用ISD4002语音芯片和LED显示模块将来车信息及时地通知过往车辆及行人，而且为了提高系统的总体安全性能特别增加了电动栏木机。本课题的软件部分首先给出了系统的整体框图，然后依次介绍了系统断线检测、列车接近与到达检测、语音广播部分和电动栏木机部分的软件流程图。特别的，考虑到系统恶劣的室外工作环境,系统从硬件和软件两个方面阐述了所采取的一些有效的抗干扰措施。总的来说，本课题的研究与设计将会降低安全隐患，为列车安全运行提供了有效保障。
关键词：道口安全，AT89C51单片机，报警系统
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The Design based on the Microcomputer for the Railway Crossing Warning System
Abstract: In the modern sustainable development of China's economy, with the
increase of motor vehicles, the density and the increase of the running speed of the train, the railway crossing safety problem is becoming more and more important. If the railway crossing lacks strict security management, then malignant traffic accidents will happen easily, and this will pose a great threat to the safety of railway transportation. The railway crossing safety problems are both important and weak point, therefore devise a railway crossing alarm system to improve the security is very necessary.
The paper first analyzes the significance of the subject, gives the block diagram of the whole system, schematic plan and related technical indicators based on the home and abroad research status. The hardware part of this topic selects AT89C51 MCU as the main control chip which has good universality and ideal price, then choose magnetic sensors on the wheels to get the vehicles message, use ISD4002 voice chip and LED display module to prompt notice the messages to the passing vehicles and pedestrians, especially, in order to improve the overall system security I increase the electric barrier machine. The software part of this topic firstly gives the overall block diagram of the system , and then followed by the introduction of the system break detection, train approaching and arrival detection, voice broadcast part and an electric barrier machine part of the software flow chart. In particular, taking into account the harshly outdoor environment, some effective anti-disturb measures adopted in the system are explained from hardware and software. In general, the design of this subject will decrease the risk and provide effective guarantee for the safe operation of trains.
Keywords: crossing safety, AT89C51 MCU, warning system
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1 绪论
1.1 问题的提出
目前，铁路营业里程达73002公里，公路网营业里程已经突破180万公里，高速公路近20000公里。与此同时，民航和水运也取得了充分的发展，中国形成初具规模的运输网络，这极大地改善了我国的交通运输现状，并显著促进了我国经济的高速健康发展。尤其是作为运输骨架及运输主体的铁路和公路更是在中国经济高速发展进程中发挥着极其重要的作用，但是在各项事业繁荣昌盛的同时也出现了一些我们没有预料到的问题。
铁道部门的统计资料显示，最近几年，随着我国铁路提速、机动车保有量的迅速增长，加之国民安全意识较差，铁路设备的更新换代没有跟上经济发展的步伐等一系列的原因，导致我国铁路平交道口交通事故一直保持在较高的水平。如2002 年发生道口交通事故728 件，已经是近20 年来的最低水平。每年仅道口交通事故就造成2000 万的直接经济损失。由于受客观条件的限制，还没有能力从高安全性的先进科技设备应用、科学管理的角度，彻底解决铁路平交道口的交通事故问题。因此，为了改善我国铁路道口的安全问题，设计出一种精确及时的铁路报警系统是非常有必要的。
1.2 国内外研究现状
现在我国站内道口来车管理大多还是处于靠电话通知和道口工眺望的状态，遇到天气状况不好，或是电话线路不畅的时候，就存在了事故的隐患。铁道部对此尚无在全国推广的定型产品，均为各铁路局自己开发的设备，而且利用率也不是太高。
在铁路网比较发达的欧洲，道口密度大，事故风险也相对比较高。其中，英国的安全工作做的比较好，这主要得益于英国政府增加警力，强行控制道口违章行为。同时，英国西屋铁路系统公司在别国成功技术的基础上，研制了一种新型的平交道口预测器。该设备符合道口报警设备的一般设计原理，但是其价格昂贵，同时英国铁路轨道电路与我国轨道电路有诸多不同之处，所以无法将其移用至我国铁路道口中。
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铁路道口安全工作的好坏，直接关系到人民生命财产的安全，它是推动和促进铁路跨越式发展目标能否顺利实现的一个重要方面。
道口自动报警系统提高了道口来车报警的可靠性和准确性，可以有效的降低误报、错报事件的出现几率，从而有效的避免道口交通事故的发生[1]。 因此，立足于我国的基本国情开发出一套铁路道口报警系统是非常迫切的。
1.3 研究目的与意义
铁路事业发展与经济发展是相互促进的，没有经济的发展做铺垫，铁路事业发展将会失去基础，然而铁路交通也会反作用于经济的发展。体现为铁路交通的快速发展为经济健康增长提供了保障，而铁路交通的萎缩将会成为经济发展的瓶颈，从而限制住经济的发展。因此，保证铁路交通的安全与通畅对于国家和地区经济持续、健康增发展是非常重要的。
其实铁路安全问题是完全可以克服的，只要系统能及时精确地把来车信息通知给来往车辆及过往行人，并且工作人员及时地操作电动栏木来阻止车辆行人的通行，那么交通事故是可以避免的。因此，铁路报警系统的设计与研发将会为我国经济发展做出重大贡献。
1.4 设计任务与要求
报警系统的设计思路如下：本系统采用AT89C51单片机为核心，按照预先计算好的数据在指定位置安装磁电式传感器，当列车即将经过铁路道口时，传感器检测到车轮信号，并由单片机计算出相关的来车速度和距离，语音系统将提前进行报警，同时显示屏显示出来车信息，电动栏木机落下禁止车辆与行人通行。当列车已经通过道口后，传感器检测到车轮离开的信号，并将其传达给单片机，系统将解除一切报警，铁路道口将重新开放。 系统的设计要求为： 1、系统自检功能
传感器是系统最为关键的部分，也是最易断线损坏的部分，因此工作过程中，需要对传感器进行实时检测，如果发生故障时应及时发出室内报警，并显示出故障发生的具体位置，一遍工作人员进行及时修理。 2、数字钟功能
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在系统自检结束后将会进入工作状态，此时显示屏既需要显示出正确的时间，也要随时能够通过键盘来输入正确的时间，而且列车接近道口以及通过道口的时间同样要以此时间为基准，因此保证时钟精确度非常重要。 3、列车接近时的报警功能
当有列车接近道口时，16位的LED数码管的上八位显示当前的时间，下八位显示此时列车速度以及离道口距离等来车信息。并且此时语音芯片自动播报录音：“列车就要开过来了，请不要抢行及翻越栏杆”来提醒过往行人车辆注意安全。并且栏木机落下防止行人与车辆抢行。 4、复原功能
当传感器检测到列车已经通过道口时，此时数码管恢复显示时间，语音报警停止，栏木机复位。但当检测到列车接近道口，但因种种原因并未通过道口时，报警系统将延时5分钟自动复原2。
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2 系统总体方案设计
2.1 系统的整体平面示意图
在整个系统设计中首先考虑的是传感器部分，因此需要设立几个专门采集列车运行信息的定点，将传感器安装到指定位置的铁轨上，并将采集到的信息通过电缆传送给单片机，由单片机做出处理并发出报警信号，同时把来车信息及时通知给过往车辆及行人。平面示意图如下2.1所示:
图2.1 平面示意图
2.2 系统的主要技术指标
本单片机系统的基本技术指标如下： 速度的检测范围 0-120Km/h 测速精度 低于2% 测时精度 低于2% 检测点容量 32路传感器信号 传感器寿命 ≥5年 传感器工作温度 -40℃- +70℃
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2.3 系统工作的整体框图
总体来说系统由传感器、信号处理、中央处理模块、语音报警、栏木机驱动、键盘输入与信号显示、电源模块构成，系统总体框图如下图2.2所示:
图2.2 系统整体框图
１、传感器：数据采集元件选择的是磁电式轨道传感器，由传感器将采集到的来车信息送到信号处理电路。
2、信号处理：信号处理电路将传感器输出的模拟量转换为开关量，并分离出信号中的故障信号，是系统的重要组成部分。
3、中央处理模块：单片机系统是整个系统的中央处理系统，他通过硬件与软件的结合来控制各个部分的工作，实现系统的各项功能。
4、语音报警：语音报警是提醒行人和车辆注意交通安全的必要设施，通过语音芯片ISD4002自动播报录音：“列车即将接近，请不要抢行或者翻越栏杆”
5、栏木机驱动：通过直流电机来控制道口栏木的升降，可以有效防止过往车辆与行人抢行。
6、键盘输入与数码管显示：键盘实质上是一组按键开关的集合，可以随时通过键盘向系统输入正确的时间。当有列车接近道口时，16位的LED数码管的上八位显示当前的时间，下八位显示此时列车速度以及离道口距离等来车信息。
7、电源模块：系统的电源板引入220V交流电源，在经过一系列的处理后分别为主机、显示器、传感器等进行供电。
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3 系统硬件设计
如第二章所述，系统总体由传感器、信号处理、中央处理模块、语音报警、栏木机驱动、键盘输入与信号显示、电源模块构成，本章将从硬件电路设计的角度依次介绍各个模块。
3.1 传感器
一、传感器的选择
一些常用的检测方式的优点以及缺点的对比如下表3.1所示：
表3.1 常用检测方式的优缺点比较
检测方式 光纤传感器 优点 对电、磁及其它辐射的抗干扰性好; 细、轻, 能量损失少, 因此在较恶劣的环境下也可正常工作 价位合理，测试范围宽，灵敏度较高，适用于动态测量，有较大的输出功率，配用电路较为简单，性能稳定。 缺点 安装位置一般位于作业区外适当的距离, 因此较不便于管理及维修; 若采用有线传输采集信号, 可靠性不高, 易被破坏 由于安装位置位于轮轨之下, 机车高速多次作用于传感器, 可能导致失灵, 因此需要定期进行检查 磁电式传感器 声波传感器 灵敏度高、探测距离远, 因此 需用专用的适合铁轨振动频可安装于道口附近, 便于维率的固体传声器, 其对传感修管理。 器精度, 抗震器要求较高 发射器及接收器体积可实现 应避免周围环境对信号传输小型化, 便于工作人员随身的干扰, 以免造成不必要的携带, 有利于维修与管理; 误报警与错报警 同时采用无线电传输方式 采用先进的图像处理和模式识别技术，稳定性能高 ，处理速度快，画质好，控制操作简便，可支持Ethernet,CDMA等多种传输方式 目前尚处于研究阶段，可靠性无法100%实现，不适用于偏僻的铁路道口，否则会造成财力物力浪费 无线电技术 视屏监控技术 考虑到恶劣的铁路道口环境，需要传感器具有测试范围宽，灵敏度较高，坚固耐用，性能稳定，易于维护等特点。因此最终选用了磁电式传感器用来检测来车信号。
磁电感应式传感器有两个基本元件组成:一个是产生恒定直流磁场的磁路系
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统，一般采用永久磁铁;另一个是线圈，由它与磁场中的磁通交链产生感应电动势。根据电磁感应定律,当w匝线圈在恒定磁场内运动时, 设穿过线圈的磁通为Φ, 则线圈内的感应电势E与磁通变化率dΦ/dt有如下关系: E=-w(dΦ/dt)，我们可以得出1、在工作气隙一定条件下，感应电动势E和磁通变化率dΦ/dt或者线圈与磁场相对运动速度成正比如下图3.1所示2、感应电动势E与工作气隙H呈指数变化的关系如下图3.2所示：
图 3.1感生电压与车速的关系
图 3.2感生电压与工作间隙的关系
二、传感器的安装与使用方法
为了确保整个系统能够有效运行，对于传感器的安装也会有很严格的要求，需要考虑以下因素：首先车轮沿高度为28毫米，车辆轮沿高度为25毫米；其次车辆踏面最大允许限度为9毫米，到此限的车轮踏面不允许继续使用。所以为了
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确保传感器安装不侵入限界，即保证安全使用又使传感器的信息源尽可能地提高其效能，系统设计时确定传感器面到铁轨面的高度为37毫米，在无机车行走的线路，只溜放车辆的条件下，此高度可以调整到34毫米[3]。
系统测速原理如下图3.3所示：
图3.3 测速原理
该系统的传感器分为接近传感器和到达传感器, 由于单片机系统需要由接近传感器的信号计算出火车速度，所以需要在列车接近处并排放置两个接近传感器，其距离尺寸固定，这样便能够根据脉冲发生间隔时间计算出列车的接近速度。为了测速，首先要检测出车轮通过两个传感器所用的时间t，已知s两传感器的距离s，那么列车的速度为v=s/t。利用传感器1的信号启动单片机的计数器T0，再用传感器2的信号停止记数，则记数值x与时间t相互对应。t=K*x，其中式子中的定时常数K=100μs。
3.2 信号处理模块
由于传感器输出信号并不是标准的开关量而是包括干扰信息及车轮信息的复合模拟信号。所以传感器的采集信号需要通过一系列处理把其中有用的来车信息转换成为标准的开关量供给系统后面的各部分使用。依照控制系统和传感器信号的实际要求，信号处理电路需要实现以下的各项功能： １．将复合信号中车轮信号分离并整形为脉冲信号 ２. 对车轮信号中的颤动信号进行滤波 ３. 对传感器及线路传输的干扰信号进行处理
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４. 为设备维护方便，设置处理电路自检装置 ５.隔离内外地
该信号处理电路包含了4个相互独立的纵向通道，其中使得每个通道可以处理8路传感器信号，那么系统一共可以处理32路传感器信号，将前两个通道的16路传感器信号构成int0中断，后两个通道的 16 路传感器的信号构成int1中断。 其中每个信号通道都是由信号输入级、整形级、光电隔离级、锁存选通级和中断控制逻辑形成电路构成[4]。其中一路的信号处理电路如图3.4所示：
图3.4 信号处理电路
1.信号输入级
其作用是为了检测信号的瞬时变化，以及连续检测信号电平的变化，其中 YM1为压敏元件，可以防止雷电以及高电压窜入，C1为滤波电容，R1为限流电阻，D1、D2为单向整流限幅二极管，防止输入过压。RP1 为 20kΩ的分压电阻。图中A点电压即输入电压VI为：
VIR1Rcg0.510.83V50.314VRp1R1Rcg200.510.83
当传感器CG断线时，VI就会变为V为5V，从而为断线检测打下硬件基础。在工作时，系统不断地检测所有74LS373的输入端，若检测结果为低电平，即判断为断线。
2. 信号整形级
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74LS245芯片是双向总线收发器，74LS245第19管脚G接地，使其始终选通，DIR端接电源后，使其方向为A到B。
3.光电隔离级
由于在实际信号处理中不可避免会有一些干扰信号，为了确保信号传输的精确性，可以使用光电耦合器来实现电—光—电的隔离，这样便能够有效地阻止干扰信号的传递。
本系统采用的光电耦合器是TLP521-4型,这是一种完全对称特性的光电模拟信号隔离器。此光电隔离器有如下特点:其内部结构为4个光电耦合器,它们的物理性完全一致、重复性好、并且4个光电耦合器的4个电源实现了完全隔离,有良好的线性度,地面的干扰可基本全部消除。这样,此光电耦合器在电路中就将选中的模拟信号的输入级、输出级完全隔离开来,阻止了相互之间的电联系,从而消除了输入级、输出级之间的干扰56。
4. 锁存选通级
系统选取 74LS373（八路数据锁存器）、74LS02（或非门）、74LS30（八输入与非门）构成锁存电路，并通过 74LS123（双可再触发的单稳多谐振荡器）变成为宽度是T的中断信号。锁存器的输出直接接入数据总线，CPU通过 74LS138 译码依次选通各锁存器，通过P0口读入数据并查询。
[，]
3.3 中央处理模块
设计原则首先是可靠，其次是简单，具有可以满足系统工作需要的计算速度，而且要考虑系统的综合经济成本。因此，我们选用技术成熟而且可以稳定工作的AT89C51作为系统的核心［7］。这是由于该芯片普及率高上手快，使用单位的工作人员经过短期培训后可以很快掌握该系统硬件电路图的工作原理，而且电路上的元件普遍采用拔插式，使工作人员可以自行处理一些小故障并且在相关设计人员的远程指导下换芯片，确保了系统故障的及时解决。
一、AT89C51性能介绍
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失
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存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 主要特性 ·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程FLASH存储器 ·寿命：1000写/擦循环 ·数据保留时间：10年 ·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8位内部RAM ·32可编程I/O线 ·两个16位定时器/计数器 ·5个中断源 ·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路[8] 单片机电路设计如图3.5所示:
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图3.5 中央处理模块电路图
二、信号输入与输出
信号输入包括所有的传感器状态、键盘输入信号等，都通过P0口，功能输出通过P1，而显示的输出数据仍然通过P0口，P3用作控制线。
用74LS138对P2.5～P2.7进行全译码，选通不同的芯片，简化结构，选通地址表如表3.2所示：
表3.2 74LS138选通地址表
74LS138输出 选通 6264 8279 空闲 信号373-1 信号373-2 信号373-3 信号373-4 14
地址 0-1FFFH 2000-3FFFH 6000-7FFFH 8000-9FFFH A000-BFFFH C000-DFFFH Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6
Y7 看门狗电路 D000-FFFFH 传感器信号的输入采用CPU外中断0和外中断1的方式，CPU接到中断申请后依次从4片373锁存器中读入数据，以此来判断是哪个传感器发出的信号。键盘输入采用查询8279的方式，而显示的数据由CPU一次送给8279。
3.4 语音报警模块
语音电路是为了室外的语音广播而设计的。语音芯片为 ISD（Information Storage Device）公司生产的 ISD4002芯片。
一、ISD4002芯片介绍
美国ISD公司4002/4003系列，2.7V~3.3V单电源语音录放电路，同时提供相应的28引线DIP/SOIC、TSOP硬封。ISD4002/4003系列仍采用直接模拟量存储技术，音质好，信息存放在芯片内部的FLASHRAM中，抗断电，无需专用语音开发工具，能随意更改内容和耗电省等优点。该系列最大的优点是采用了2.7~3.3V电影，录放时间长，并设计成和微处理器配合使用实现寻址和控制，使本器件引出端子数减小到最少，而使用更加灵活。芯片的管脚分布如图3.6所示，管脚功能如表3.3所示：
图3.6 ISD4002管脚图 表3.3 ISD4002管脚功能
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引线端 1 2 符号 功能说明 器件选择，当该端为低电平时，本器件被选中 ISD串行输入端，主机应在时钟上升沿之前半个周期将数据放到本线上 ISD的串行输出端，本器件未被选中时，呈高阻抗 数字、模拟信号地线 空脚 音频信号输出，能驱动5kΩ负载 自动静噪端，大信号下不衰减，静音时衰减6dB 录音信号差动输入端IN+输入阻抗3kΩ，IN-输入阻抗56kΩ。两输入端耦合电容须相同，电容值决定低端截止频率，典型值1μF，单端输入最大信号幅度Vpp为32mV,差分输入时为16mV,单端输入时IN-端的耦合电容接VSSA 模拟、数字信号电源正端 行地址时钟输出（漏极开路输出）。内部存储器共分为800行，当操作到达行末时，本端输出低电平脉冲 中断输出（漏极开路输出）。当存储器溢出（OVF）或放音结束标志（EOM）出现时，该端为低电平并保持 外部时钟输入，不用时必须接地 串行时钟。由主机产生，用于同步MOSI和MISO的数据传输，数据在SCLK上升沿锁存到ISD，在下降沿移出ISD SS MOSI 3 4,11,12,23 5~10,15,19~22 13 14 16 17 MOSO VSSD,VSSA NC AUDOUT AMCAP ANAIN+ ANAIN- 18,27 24 VCCD,VCCA RAC 25 INT 26 28 XCLK SCLK 二、语音芯片的电路设计
ISD4002不能独立进行录放工作，需采用SPI总线方式与单片机连接，应用电路如图3.7所示：
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图3.7 ISD4002的应用电路图
ISD4002的声音输出采用音频功率放大器调节声音。LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，可调节范围是20~200V。
ISD4002的通过数据端MOSI、MISO、时钟端SCLK、片选端SS,中断端INT与单片机相连，录放音系统主电路如图3.8所示：
图3.8 录放音系统主电路
在单片机的外围电路中设置了几个功能按键，包括录音/放音拨盘P/R,运行RUN开关，停止STOP键，另有录放音指示灯DSI。这样通过软件控制即可实现
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一个2min的语音录放系统[9]。
3.5 栏木机驱动模块
一、栏木机的选择
当道口有列车行驶时, 可以通过放下栏木的方式,用以阻止道口过往的行人或车辆抢行。一般来说木机分为以下几类：
１．手拉杆: 利用力矩平衡的原理, 通过道口人员手操作栏杆, 使栏杆升起或落下。
２．液压栏木道口:液压栏木道口是受电气控制，以液压油为工作介质，通过电能、机械能、压力能之间相互转化来传递动力的。
３．电动栏木: 电动栏木道口取消了液压栏木道口的液压传动系统装置和集成时间继电器、操纵继电器两部分电气线路。改用直流电动机启动，用减速机减速，利用连杆传动代替液压传动。
它们的优点与缺点的对比如下表3.4所示：
表3.4 不同栏木机的优缺点对比
手拉杆 液压栏木 优点 同等输出功率下，液压传动装置体积小，质量轻，动态性能好；可实现无间隙传动，运动平稳；采用油作为介质，有自我润滑作用可以延长寿命。 缺点 电气线路复杂，电缆线太多，维修困难；存在机械摩擦、液体的可压缩性和可能泄漏等问题；对油温和负载的变化敏感，不宜在高低温条件下使用。 成本低，结构简单，操作方便 自动化程度低，效率低 电动栏木 解决了部分备品备件的来源，直流电动机的功率较小，启动又降低了成本费用；而且减低电流较大，栏栅配重较大，直了维护人员的维修困难。 流电动机满负荷运转，也加速了减速机的磨损。 通过对上述几种设计方案优缺点的比较，我认为由于液压传动栏木关键时刻有可能由于控制失灵而造成事故，因此在北方较寒冷地区不太适用。由于直流电动机驱动的栏木机使用可靠性高、结构简单、成本低，可以铁路道口安全装置频繁起动的要求[10]。
二、栏木机驱动电路设计
AT89C51单片机实现直流电机简易驱动的电路原理图如下图3.9所示:
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图3.9 51单片机驱动直流电机原理图
由于单片机输出电压最高为5V，难以直接驱动直流电压，所以需要使用恒压恒流桥式2A驱动芯片L298来驱动电机，L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4.5~7V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为+2.5~46V，输出电流可达2.5A，可驱动电感性负载。L298N可以接两台电机，这里在OUT1与OUT2之间驱动一台电机，L298N与单片机之间用光电耦合器进行光电隔离，L298N的5脚与7脚通过单片机PI.0，PI.1的输入改变芯片控制端的电平，即可对电机进行正反转，停止的操作，ENA为使能端接高电平。当直流电机正转时，控制栏木机前伸，当直流电机反转时，控制栏木机后退。当直流电机停止时，栏木机也跟着停止。输入引脚与输出引脚的逻辑关系如下表3.4所示：
表3.4 L298N逻辑关系表
ENA 1 1 1 1
IN1 1 0 1 0 IN2 0 1 1 0 19
电机运转状态 正转 反转 刹停 停止 栏木机状态 前伸 后退 刹停 停止
3.6 键盘输入与数码管显示模块
一. 键盘输入电路
键盘实际是一系列按键开关的集合，平时按键开关处于断开状态，当按键按下后开关闭合，它是人向机器输入数据的基本设备。
键盘一般分成两个基本类型:一种为编码键盘，它是用硬件电路来进行识别;另一种是非编码键盘，它用软件方法来进行识别。编码键盘与非编码键盘的主要区别是：编码键盘本身带有实现接口主要功能所需的硬件电路，不仅能自动栓测被按下的键并完成去抖动防串键等功能，而且能提供与被按键功能对应的键码（如ASCⅡ码）送往CPU，而非编码键盘只简单的提供按键开关的行列矩阵，有关键的识别，键码的输入与确定，以及去抖动等功能场由软件完成。但由于非编码键盘所需硬件少、价格便宜，所以本系统选用了非编码键盘。
键盘输入电路选择8279作为参数显示和信息设置的核心，8279是一种通用可编程键盘/LED芯片可以同时进行键盘扫描和文字，它具有8乘8位FIFO（先进先出寄存器）和 16乘8位的RAM（随机存取存储器）。利用8279可以自动扫描键盘和显示器以及对键盘上闭合键的键码进行识别，同时还具有串键保护和键盘消抖的功能。8279芯片不仅程序简单不会出现误操作，而且显示性能非常稳定，它的引脚如下图3.10所示：
图3.10 8279引脚图
8279的引脚功能介绍如下所示：
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DB0～DB7:双向数据总线，用来传送8279与CPU之间的数据和命令。 CLK:时钟输入线，用以产生内部定时的时钟脉冲。
RESET:复位输入线，8279复位后被置为字符显示左端输入，二键闭锁的触点回弹型式，程序时钟前置分频器被置为31,RESET信号为高电平有效。
CS:片选输入线，低电平有效，单片机在CS端为低时可以对8279读/写操作。 A0:缓冲器低位地址，当A0为高电平时，表示数据总线上为命令或状态， 当为低电平时，表示数据总线上为数据。 RD:读信号输入线。 WR:写信号输入线。 IRQ:中断请求输出线。
SL0～SL3:扫描线，用来扫描按键开关，传感器阵列和显示数字，这些可被编程或被译码。
RL0～RL7:回送线，经过按键或传感器开关与扫描线联接，这些回送线内部设置有上拉电路，使之保持为高电平，只有当一个按闭合时，对应的返回线变为低电平；无按键闭合时，均保持高电平。
SHIFT:换位功能，当有开关闭合时被拉为低电平，没有按下SHIFT开关时，SHIFT输入端保持高电平，在键盘扫描方式中，按键一闭合，按键位置和换位输入状态一起被存贮起来。
CNTL/STB:当CNTL/STB开关闭合时将其拉到低电平，否则始终保持高电平， 对于键盘输入方式，此线用作控制输入端，当键被按下时，按键位置就和控制输入状态一起被存贮起来，
在选通输入方式中，作选通用，把数据存入FIFO RAM中。
OUTA3～OUTA0及OUTB3～OUTB0:显示输出A口及B口，这两个口是16×4切换的数字显示。这两个端口可被独立控制，也可看成一个8位端口。
BD:空格显示,此输出端信号用于在数字转换时将显示空格或者用显示空格命令控制其显示空格字符。
VCC:+5V电源输入线。VSS:地线输入线。
系统将8279的片选输入线CS和译码器74LS138的Y1相连接，用来启动8279工作和寻址。把双向地址总线DB0～DB7和单片机的P0口相连进行数据和控制命令的传送。8279的A0同单片机的A0相连，当A0为高电平时，表示数据总线上为命令或状态，当为低电平时，表示数据总线上为数据。SL0～SL3为扫描线，用来扫描按键开关，传感器阵列和显示数字，把8279的扫描线接成编码扫描方
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式，与8乘3键盘和16位LED显示器进行外接。RL0～RL7是回送线，经过按键与扫描线连接。在键盘工作方式下，对回送线逐条扫描，用来确定是哪个键闭合。该闭合键在阵列中的地址以及SHIFT和CNTL的状态一起形成键盘数据送入先进先出寄存器[11,12]。
二.数码管显示电路
LED是发光二极管的缩写。LED显示器是由发光二极管按照一定结构组合起来的显示字段的显示器件，也称为数码管。数码管由8个发光二极管构成，其中的7段发光二极管构成7笔画的“8”字型，一段构成小数点。通过发光二极管的不同发光组合可显示0～9,A,B,C,D,E,F,P及小数点“.”等字符。若把各二极管的阴极连接在一起，则称为共阴极数码管。在本系统的数码显示电路中采用的是共阴极数码管。当某个二极管通导时，相应的字段发光。这样，若进行适当的控制，使某些二极管通导，这些通导二极管发光后就可构成一个显示字符。在共阴极数码管中，这若干个导通二极管用“1”表示，其余二极管用“0”表示[13]。 8279的OUTA0～A3、OUTB0～OUTB3管脚依次对应显示了每个数码管段选，称之为A组信号显示输出端;SL0～SL3管脚依次对应显示了数码管的片选，称之为B组信号显示输出端。因为数码管中的每个发光二极管需要l0mA左右的负载电流，所以我们使用了MC1413来对8279的OUTA0～A3,OUTB0～B3所输出的信号进行驱动放大。由于8279 管脚OUTA0～A3,OUTB0～B3的输出与管脚SL0～SL3的输出并没有达到完全的同步，所以可能出现一些本不该亮的段也闪烁微光，所以应该使用BD信号对译码器进行控制，让显示器在更换数据时消影，数码管显示部分的电路如图3.11所示：
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图3.11 数码显示电路示意图
3.7 电源模块
一个可靠的电源系统可以保障整体系统正常而稳定的工作。系统的电源板引入220V交流电源，在经过一系列的处理后分别为主机、显示器、传感器等进行供电。电源电路的设计如下图3.12所示：
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图3.12 电源电路
图3.12中的后半部分为蓄电池电路，当突然停电时可以使用蓄电池为主机供电，当电池电压低于一定值后，会进行自动断电。
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4 系统软件设计
4.1 软件设计的主要步骤
系统软件可以用来实现系统的主要功能。想要系统正常可靠地工作，除了合理的硬件设计外，设计出功能完善的软件部分也是有必要的。一般来说软件的设计分为以下几个步骤：
1.分析问题，就是明确自己所需要解决的问题是什么。
2.确定相关算法。就是根据指令系统的特点和问题的要求决定所需要的公式以及计算方法，便是所谓的算法。算法总的来说是进行程序设计的依据它决定了程序的质量与正确性。
3.制定程序框图。由选择出来的算法决定运算步骤以及顺序，并把运算的总过程转换成程序流程图。
4.确定数据格式。进一步地分配工作单元，同时把程序框图转换成为操作流程图。
5.由程序流程图编写程序。
6.程序测试。需要在仿真器上以连续、单步、断点等方式运行用来对程序进行测试，以避免程序出错
7.程序优化。程序优化是指缩短程序长度和减少数据存储单元用以加快运行速度。我们可以通过在程序中使用循环程序和子程序的方式用来缩短程序，并且通过改进算法来节省存储单元达到减少程序运行时间的目的。
4.2 系统软件的总体设计
系统软件总体整体框图如下4.1所示：
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图4.1 软件的总体框图
开始后首先进行初始化，随后系统进行自检看有没有出现传感器故障等情况，随后系统显示当前的时间，信号处理电路包含了4个相互独立的纵向通道，将前两个通道的16路传感器信号构成int0中断，后两个通道的 16 路传感器的信号构成int1中断，当某一路传感器检测到来车信号后向系统进行中断申请，系统对其进行处理，接着16位的LED数码管的上8位显示当前的时间，下8位显示此时列车速度以及离道口距离等来车信息。并且语音芯片自动播报录音进行提醒，栏木机落下防止行人与车辆抢行。接着设备进行复原，然后重新开始循环。
4.3 列车断线检测模块
系统在初始化后便开始自检，自检主要是对所有传感器进行检测看是否出现掉线等情况用以保证系统正常的运行。而在工作中为了防止火车通过时突发传感
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器故障，同样也需不断地对传感器的状态进行检测，因此设计时把开机自检与工作巡检进行了合并。自检是指开机时对每一个74LS373输入口连续进行检测2000H次，如果连续显示1000次非FFH电平，便可以认为是断线。而巡检则是在工作中每执行一次主程序循环，都要对每个373输入口检测一下，一旦出现非FFH 电平便要用16位计数器记录下来，倘若连续记录1000H次非FFH电平则进行断线报警。断线检测模块框图如图4.2所示：
开始规定非FFH电平次数计数器规定初检次数计数器规定373口检测次数计数器指向第一片373读入数据是否为FFH?否内容暂存，373非FFH计数是清本373非FFH电平次数计数器,指向下片非FFH电平次数计数器否计数是否达到了1000H次？是否四片373是否检查完？是确定传感器位置清故障信号断线声光报警信息送显示缓冲区否初检次数加1是否等于2000H？是清相关计数器结束
图4.2 断线检测流程图
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4.4 列车接近与到达检测处理
根据铁路站内道口技术条件规定，道口列车接近报警时间应为40~90秒，不能晚报、早报，误报、更不能漏报，晚报、早报、误报会使设备的置信度下降，同样也可能引起事故。所以这对于列车的接近检测提出了更高的要求[14]。 认为列车接近的标准是：接近传感器1与接近传感器2先后检测出有效信号，并且两个信号的时间差相对应的速度为1～160KM/h，只有满足这个范围以内的速度才是合理的，这样可以有效防止误报。当确定了列车正在接近道口后，系统应立即发出报警，16位的LED数码管的上8位显示当前的时间，下8位显示此时列车的接近速度以及到达时间。同时语音芯片自动播报录音进行提醒，栏木机落下防止行人与车辆抢行。当传感器检测到列车已经通过道口时，此时数码管恢复显示时间，语音报警停止，栏木机复位。当检测到列车接近道口，但因种种原因并未通过道口时，报警系统将延时自动复原。接近与到达检测处理流程如图4.3所示：
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开始是否通过接近传感器是取T0计数器值计算V1 29 4.5 语音广播系统软件流程 语音报警是提醒行人和过往车辆注意交通安全的必要设施，通过语音芯片ISD4002自动播报录音：“列车即将接近，请不要抢行或者翻越栏杆”或者“司机、行人朋友们请注意，火车即将接近，请不要抢行或者翻越栏杆”，因此软件流程相对比较地简单。如图4.4所示： 开始初始化否检测是否有列车通过报警信息是连续8次播放报警语句1检测是否有反向列车通过报警信息否连续8次播放报警语句2是结束 图4.4 广播流程图 4.6 栏木机控制模块流程 电动栏木机控制模块是根据接近传感器和到达传感器检测出的信号来控制 30 相应的动作如栏木机前伸、栏木机后退。栏木机的前伸与后退电路是可以相互切换的，需要确保栏木机每次只能执行一个动作，当栏木机执行前伸动作时,必须将栏木机的前伸位设置为1即有效状态,与此同时需要将栏木机的后退位设置为0即无效状态。同理，当栏木机执行后退动作时，前伸位设置为0后退位设置为1。预先设置好电动机对栏木机的驱动控制时间，当超出规定的时间，应当停止栏木机动作。栏木机控制子模块的流程图如图4.5所示： 开始初始化是工作模式选择是否前伸否栏木机前伸栏木机后退否前伸位设置为1后退位设置为0前伸位设置为0后退位设置为1否是否超出栏木机动作时间是是是否超栏木机动作时间栏木机停止结束 图4.5 栏木机驱动流程图 31 5 系统抗干扰设计 5.1 系统抗干扰性及可靠性设计原则 单片机系统在工业生产中的各个领域的应用越来越广泛，这不仅仅改善了工作条件和提高了生产效率，而且还显著地提高了经济效益和质量。但由于单片机系统的工作环境大多数都比较地恶劣和复杂，因此其安全性和可靠性问题显得尤其突出。必须有效地保证单片机控制系统可靠地运行，不然将造成控制误差增大，比较严重时甚至会导致系统失灵，以至于产生巨大的经济损失。通常来说影响系统的可靠、安全运行主要来自于系统的各类电气干扰和系统元器件选择、结构设计、制造安装工艺以及恶劣的环境条件等因素。这些因素会对单片机系统造成的以下几个方面的影响： 1、数据采集误差加大 2、控制状态失效 3、数据发生畸变 4、程序运行失控 面对系统的内部和外部因素干扰，我们可以采取有效的软硬件办法进行加以解决，这同样是可靠性设计的基本任务。通常来说内部因素主要是以下几个方面： 1、元器件本身的性能与可靠性； 2、系统的结构设计是否合理； 3、安装与调试。 而外部因素主要包括： 1、外部电器条件，如电源电压的稳定性、强电场和磁场的影响； 2、外部空间条件，如温度、湿度、空气清洁度等； 3、外部机械条件，如振动、冲击等； 4、恶劣的自然现象影响，如雷电等。 因此在系统设计中，元器件的选择是根本，合理的安装调试是基础，系统的设计是手段，外部环境是保证。这是本系统在抗干扰性以及可靠性设计方面遵循的基本原则[15，16]。 5.2 系统干扰源分析及硬件抗干扰措施 32 形成干扰的基本要素主要有3个：干扰源，传播路径和敏感器件。其中干扰源是指产生干扰的元件设备或信号，而传播路径是指干扰从干扰源传播到敏感期间的通道，敏感器件一般指容易被干扰的对象。通常情况下系受到电网供电，电磁波，雷电，信号传输通道等干扰。 一、恶劣的供电条件和抗干扰措施 由于车站现场运行的各种电器设备众多，特别是感性负载的启停，可使电网电压产生大幅度的涨落（浪涌）和较大幅度的高频振荡电压，而各种大功率开关的通断，电机的启停，又会形成很强的尖峰干扰，极易造成单片机应用系统得误动作、数据丢失甚至死机。 系统针对供电条件的干扰所采取的抗干扰措施主要有：1、在电源引入线上加带有屏蔽罩的电源滤波器（低通滤波器），它一方面抑制分布在火线上的干扰，另一方面也可解决宽频带瞬变状态下的干扰。其设计力图仅允许50HZ交流电通过，对高频干扰电压有较好的衰减作用。2、在电源引入线的线间和每线对地间加装430V压敏电阻，可有效抑制较高幅度的振荡电压和尖峰脉冲。 二、空间电磁波干扰和抗干扰措施 空间电磁波的干扰无处不在，车站附近可以认为是电磁波重污染区。这里密集了各种无线通信和广播电视信号，内然机车和电力机车上的各种大功率电机电器和车站的各种设备产生的电磁干扰。系统抗电磁干扰的能力又称为电磁兼容性，目前，各种军用、民用电子设备对电磁兼容性的要求越来越高。 电磁兼容性设计主要包括电路设计、接地和屏蔽设计。 电路设计包括带宽控制、去耦、滤波和隔离。带宽控制主要是选用高抗干扰能力的逻辑芯片。CMOS一般比TTL好，功耗小，所以优先选用CMOS芯片。尽量选用比较低的时钟频率，本单片机系统选用6MHZ。对输入的开关量要进行限幅、RC滤波、整形。去耦措施是对共模耦合采取分开回路的设计，对互阻耦合，采取使空间导体彼此远离，尺寸尽量减小，就近接地和加粗地线。滤波措施是对进入电路内部的连接电缆，都加滤波环节，以抑制其传导干扰，同时在内部电路的信号输入部分也加有滤波电容。隔离措施是用光电耦合器把内部电路与外部接口隔离开，将各单元电路也尽可能隔离开。 三、雷电干扰以及抗干扰的措施 国际电工委员会（IEC）将雷电灾害纳入“电子化时代的一大公害”，雷电干扰给世界造成了非常惨重的经济损失，铁路道口所拥有的大量铁轨及信号铁塔设 33 备为引入雷电提供了“便捷”的通道。在铁路的道口中，雷电灾害分为感应雷和直击雷两种。 感应雷包括静电感应和电磁感应。雷云放电前，雷云及先导通道与大地之间形成了很强的电场，位于其内的金属物体表面将出现与雷云极性相反的感应电荷。雷电放电后，该物体上的电荷来不及泄放而出现很高的对地电位即静电感应过电压，其数值可高达五六百千伏；发生雷击时，主放电的雷电流幅值很高、陡度很大，雷电通道就像是一良好的发射天线，会向周围空间辐射强大而又变化迅速的电磁脉冲，处在其中的金属物体会因此感应出很高幅值的脉冲电压即电磁感应过电压。雷感应过电压通过电源进线或是信号输入输出回路进入微机设备，因此，为了防止感应雷击的侵害，应在电源进线以及信号输入输出端装设各种保护设备和器件[17]。 本系统易受雷电干扰影响的分别是装在铁轨上的传感器以及装在道口房内的单片机设备。 由于使用的是磁电式轨道传感器，它的外壳是钢铁，内核是永磁体，并且直接同铁轨连接成一体。因此，在雷雨天气一旦当铁轨遭受雷电，那么雷电所产生的高电压高电流会通过传感器沿信号电缆进入系统，进而对系统的工作形成一定的干扰。 本系统在防雷设计中除了在单片机电路设计时设计了光电耦合隔离部分以外，在传感器信号引出端采用了氧化锌压敏电阻来防雷。 氧化锌压敏电阻是一种过电压保护用的半导体器件，又称非线形电阻。它是由微小氧化锌晶粒为主体，搀杂了少量更为微小的氧化铋、氧化锌、氧化钴、氧化锰等多种金属氧化物粉末在高温下烧结而成。氧化锌是N型半导体，电阻率较低约为 1~10Ω·cm，氧化锌晶粒周围是由氧化铋等组成的晶界层，是P型半导体，其电阻率可高达1013Ω·cm[18]。 氧化锌压敏电阻在正常的工作电压下，其晶界层呈高电阻状态，只能通过微安数量级的很小泄露电流。若电流出现浪涌通过电压时，其晶界层立即转变为低电阻状态，通过压敏电阻的电流急剧增大,此时浪涌过电压的能量转化为电阻体的热能。也就是说，浪涌过电压以放电电流的形式被压敏电阻所吸收，浪涌过电压受到抑制，从而对电路中的设备或器件起到过电压保护的作用。当浪涌过电压过后，电路电压恢复正常，压敏电阻很快又恢复为高电阻状态，线路正常运行。 其伏安特性曲线如图5.1所示： 34 图5.1 伏安特性曲线 本系统所选用的氧化锌压敏电阻具有非线形系数大，常态泄露电流小，功耗低，时间响应快，伏安特性对称，残压低，放电后无续流，体积小且可靠性高，价格经济，更换安装比较方便等特点[19]。 本系统对道口房内的微机设备的防雷综合运用了分流（泄流）、均压、屏蔽、接地等各项技术，构成了一个比较完整的防护体系。具体的讲，包括以下内容：分流（泄流）指的是对于可能的直击雷，用接闪器经引下线和接地装置，将雷电分流散流入地，从而使其不经过被保护的设备和部件；同时要保证雷电流过的部分电阻要足够的低，散流要好，以降低的电位，避免引起对被保护物的反击。均压是指同一部位的不同的电缆外皮、设备外壳、金属架构（构件）等进行电气搭接，以均衡电位。屏蔽则是采用屏蔽电缆和人工的屏蔽箱盒来阻挡和衰减施加在单片机系统上的电磁干扰和过电压能量。接地是指将所有金属架构（构件）、管道、电缆金属屏蔽层、穿线铁管连在一起，与接地设备就近接地[20]。 5.3 系统软件抗干扰措施 提高系统的整体抗干扰能力，需要在硬件与软件两个方面着手。尽管单片机系统已经在硬件部分的抗干扰能力上采取了许多的措施，但是这样是远远不够的，我们必须尽可能的在软件上采取抗干扰措施。 一、延时重复读取开关量输入值 磁电式传感器所检测到的脉冲信号在输入系统中时可能会叠加上一些干扰脉冲信号，因此除了采用硬件抗干扰电路的措施意外，还可以在软件采样时延时读取脉冲信号，当且仅当重复读取8次的值相同时系统才能认为读入值有效。该程序流程如图5.2所示： 35 开始计数器清零前次寄存器置初值否读入本次值否与前次值相同吗是计数器加1等于8吗是读入数有效结束 图5.2 软件抗干扰流程 二、软件陷阱 所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将乱飞的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。如果我们把这段程序的入口标号称为ERR的话，软件陷阱即为一条LJMP ERR指令。为加强其捕捉效果，一般还在它前面加2条NOP指令。 NOP NOP LJMP ERR 36 三、指令冗余技术 单片机操作时序完全由程序计数器PC控制，一旦PC因干扰出现错误，程序便脱离正常轨道，出现“乱飞”、改变操作数数值以及将操作数误认为操作码等。为了使“乱飞”程序迅速纳入正轨，应该多用单字节指令，并在关键地方插入一些空操作指令NOP或将有效单字节指令重写，这就叫做指令冗余。 1．NOP指令的使用: 在双字节指令或三字节指令之后插入两条NOP指令，可保证其后的指令不被拆散。在对程序流向起决定作用的指令（如RET、ACALL、LJMP、JZ、JNZ、JC、JNC、DJNZ等）和对系统状态起决定作用的指令（如SETB、EA等）之前插入两条NOP指令，使“乱飞”程序迅速纳入正轨。 2． 重要指令冗余:在对程序流向起决定作用的指令（如RET、ACALL、LCALL、LJMP、JZ、JNZ、JC、JNC等）和某些对系统状态起决定作用的指令（如SETB、EA等）的后面可重复写这些指令，以确保这些指令的正确执行[21]。 37 6 总结与展望 我研究课题是基于单片机的铁路道口报警系统的设计，主要是对于目前我国的道口报警主要依赖于人工瞭望以及电话通知的现状，开发设计了能够进行实时列车信息采集并且可以及时通知过往车辆以及行人的铁路道口报警系统，课题思想合理，设计严谨，可以说基本上达到了所要设计的预期目标，其中我主要做的工作有： 1、通过对几种传感器性能的优劣比对最终确定选用磁电式传感器，并且在基于该传感器的基础上设计了关于来车信息采集以及测速的方法，这对于实现系统功能的实时性和准确性打下了坚实的基础。 2、以AT89C51单片机为核心设计铁路自动报警系统，系统可以通过精确及时地处理磁电式传感器所采集的来车信息对过往车辆及行人进行可视化、语音报警，保障了铁路交通安全。 3、把铁路报警系统和道口的电动栏木相结合，将道口的来车报警与道口的及时封闭相统一，为铁交通安全提供了双重防护。 4、对于系统的主要模块进行了软件流程图的设计。 5、针对系统特殊的工作环境，采取了抗干扰以及可靠性设计，使得系统更加完善。 但是由于时间有限，系统仍有许多需要改进的地方，主要有以下几点： 1、本系统需要与铁路运输部门的其他系统相互配合，以便提前获取列车的来车信息，预先做好准备工作。 2、需要进一步完善人机对话以及数据存储查询功能，在道口房内主机上通过键盘命令便可实现人机对话，可以设置六种命令：（1）时钟输入（2）确认（3）自检（4）删除（5）查询（6）打印。系统可以存储100 条最近的信息，如果有需要可以随时查询相关信息。 3、本系统可以把传感器检测同图像检测相互结合，通过铁轨上的传感器检测来车信号通知道口报警,与此同时立即开启道口的摄像机，并通过微波图像发射机向空中发射微波信号，车载设备接收该图像信息，方便司机及时了解路况。 38 致谢 不知不觉，本科四年的学习生涯即将在这个美丽的季节划上句号，我用了 将近3个月的时间完成了毕业论文，在论文的写作过程中遇到了很多问题与困难，因此我要向所有曾经帮助与支持过我的人表示衷心的感谢。 首先我要感谢我的论文指导老师林勇老师，他对我进行了的耐心的指导与无私的帮助，让我在进行毕业设计的过程中受益匪浅。同时林老师渊博的学识，严谨的作风，深邃的思想，广博的视野，高尚的品德将永远是我学习的榜样，将激励我在今后的道路中不断前进。借此机会，我要向林老师表达我最真挚的谢意以及崇高的敬意。 其次我要感谢跟我同组的同学和我的室友，是他们给予我有力的支持和热心的帮助使得我的毕业论文得以顺利完成。通过和小组同学的讨论，帮助我解决了不少难题，并让我在思维碰撞中学到了不少东西。而我的室友们给我营造了良好的学习与生活环境，帮我排忧解难，给我以欢笑与鼓励，这将是我的人生中最美好的一段回忆。 最后，我要感谢我的父母和我的家人，感谢他们平日里为我的学习、生活所付出的辛劳，是他们含辛茹苦地抚育我长大，是他们给了我无限的理解与支持，正是因为他们无私的贡献才使得我能够专心完成学业。 此外，我还要感谢我的朋友、师长，以及所有关心过我的人,由衷地谢谢你们! 汤 瑞 ２０１４年６月７日 39 参考文献错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！ 未找到引用源。错误！未找到引用源。 [1] 李玲桂.国外平交道口的安全措施[J].北京：铁道知识，2005、2，22-23 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