雙重視角下單片機(jī)技術(shù)運(yùn)用于鐵路移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)研究

陳志剛

摘 要 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，越來越多的新技術(shù)在鐵路系統(tǒng)中得到了較好的應(yīng)用。單片機(jī)技術(shù)是一項(xiàng)近些年發(fā)展較快并且備受關(guān)注的技術(shù)，在鐵路信號系統(tǒng)中的應(yīng)用也已經(jīng)十分廣泛。本文中筆者將對單片機(jī)技術(shù)在鐵路信號一品自動(dòng)閉塞系統(tǒng)中的解調(diào)移頻信號的作用進(jìn)行分析，從而對系統(tǒng)正確接收信號、提取低頻脈沖、調(diào)制信號、有效抑制軌道電路干擾等果方面的功能進(jìn)行羅列，并對其信噪比進(jìn)行分析，以期能夠更好的推進(jìn)單片機(jī)技術(shù)在鐵路移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)中的運(yùn)用，促進(jìn)鐵路系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】鐵路 移頻自動(dòng)閉塞 單片機(jī) 應(yīng)用

音頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)是由軌道電路、接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備共同組成的，發(fā)射設(shè)備主要是通過本信號點(diǎn)的信號產(chǎn)生低頻信號方波，平調(diào)制相應(yīng)的移頻信號，接收設(shè)備則通過對接收到的移頻信號進(jìn)行處理，在解調(diào)后整理出低頻信息，根據(jù)信號來控制本區(qū)段的信號燈狀態(tài)。早期的移頻信號自動(dòng)閉塞系統(tǒng)一般采用器件分離的方法，不僅故障率較高，而且體積較大，對干擾的抵抗能力差。現(xiàn)如今，在集成電路的發(fā)展下，電路技術(shù)有了很大的改進(jìn)，移頻信號產(chǎn)生了多種多樣的解調(diào)方法。單片機(jī)技術(shù)就是如今發(fā)展較廣的一種移頻自動(dòng)閉塞發(fā)送設(shè)備系統(tǒng)的應(yīng)用，對移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)的組成環(huán)路進(jìn)行了數(shù)字化和集成化的改進(jìn)，在體積和成本方面有很大的改善，并且在可靠性方面有所提升。下面將對單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的介紹。

1 系統(tǒng)組成

在單片機(jī)參與的移頻解調(diào)系統(tǒng)一般包含單獨(dú)的輸出和輸入通道，在核心單片機(jī)的帶動(dòng)下，輸入通道將電路接收的移頻信號進(jìn)行放大和損耗處理，將產(chǎn)生的正弦恒定信號送入鎖相環(huán)路，并在環(huán)路中通過整形和濾波作用得到低頻信號的方波脈沖，單片機(jī)在接到信號后對方波脈沖的頻率進(jìn)行測定并找到相應(yīng)的控制信號并送出，在輸出通道的傳遞下對信號燈的顯示進(jìn)行控制。

2 單片機(jī)及低頻信息編碼電路

單片機(jī)通過對低功耗集成電路的選用，與內(nèi)部自帶的RAM相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)與集成電路的兼容，并且還具有保護(hù)和存儲功能，能夠有效的防止外來入侵對程序的非法拷貝。然后再對數(shù)據(jù)總線進(jìn)行讀入，并將結(jié)果放到內(nèi)部的RAM單元中，產(chǎn)生低頻控制編碼。通過此低頻控制編碼產(chǎn)生輸出控制字，從而控制低頻信號通道產(chǎn)生信號。單片機(jī)在產(chǎn)生移頻信號和對低頻信號進(jìn)行控制的同時(shí)還要測量低頻信號的頻率，并將其與低頻控制編碼進(jìn)行比對，從而對輸出低頻頻率進(jìn)行驗(yàn)證。

3 單片機(jī)技術(shù)用于鐵路移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)

本文中研究的單片機(jī)移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)主要有五部分構(gòu)成，分別為：微處理器電路、發(fā)送電路、接收電路、電源、低頻和移頻信號形成通道。

3.1 微處理器電路

微處理器電路的組成比較復(fù)雜，包括了發(fā)送編碼器、電隔離、自動(dòng)復(fù)位、安全門等在內(nèi)的重要零件。由單片機(jī)的主、副處理器所形成的雙擊冗余結(jié)構(gòu)，可以很好的將發(fā)來的信號傳送到主、副處理器，并且收集和編譯。之后主處理器可以借組于發(fā)送編碼器將編碼好的指令發(fā)出，通過主、副處理器的校核來保障輸入結(jié)果和狀態(tài)的穩(wěn)定，從而為之后輸入脈沖信號做好充足的準(zhǔn)備，以便最后安全門產(chǎn)生受控電源，傳送到系統(tǒng)電路中執(zhí)行相對應(yīng)的電路特定任務(wù)。

3.2 發(fā)送電路

由絲防護(hù)電路、受控電源、正弦濾波器、信號編碼以及移頻電壓放大器共同組成的發(fā)送電路，可以通過發(fā)送編碼器的作用，將正弦濾波器快速的轉(zhuǎn)化成所需的正弦波，同時(shí)在進(jìn)入軌道之前進(jìn)一步放大功率。另一方面，系統(tǒng)受控電源又將脈沖放大到足以產(chǎn)生系統(tǒng)特定電壓電源，保障后期信號繼電器以及放大器的供電需要。根據(jù)不同的信號繼電器條件，可以將不同類型的編碼信息傳送到制定的處理器當(dāng)中，完成階段性任務(wù)。

3.3 接收電路

接收器電路跟發(fā)送電路類似，也是由幾個(gè)部分構(gòu)成。包括電器驅(qū)動(dòng)電路、雙門限整形器、諧振槽路以及重要的安全門。通過系統(tǒng)中諧振槽路的作用，可以快速的將移頻信號推進(jìn)到雙門限整形器的兩個(gè)輸入端口。在整形之后便可以轉(zhuǎn)變成為相位相反但是頻率且保持不變的移頻信號。接下來，當(dāng)信號進(jìn)入到安全門以后，形成移頻脈沖，并且送到處理器中進(jìn)行特殊的編譯工作，繼而輸入脈沖信號到電氣繼電器以及驅(qū)動(dòng)電路中。最后需要通過受控電源的供電，完成信號繼電器的相關(guān)系統(tǒng)性工作。

3.4 電源

系統(tǒng)電源主要是由直流變換器、停振檢測、觸發(fā)式開關(guān)電源以及偏壓發(fā)生器等構(gòu)成，其中，電源構(gòu)成部分中直流變換器的輸出電壓一般為12V或者是5V，可以保障處理器以及接受電路的供電能力。而系統(tǒng)電源可以為直流交換器以及其他電路提供高達(dá)24V的電壓。此外，通過開關(guān)振蕩信號的驅(qū)動(dòng)，偏壓發(fā)生器以及停振檢測可以創(chuàng)造出動(dòng)態(tài)性的電源，在直流變化器開關(guān)或者其他的非人為因素出現(xiàn)故障時(shí)，可以為系統(tǒng)提供一個(gè)短暫的供電，保障正常工作的開展。

3.5低頻和移頻信號形成通道

通過單片機(jī)的作用，不同類型的信號控制可以在低頻以及移頻信號共同作用下形成的通道完成。同時(shí)定時(shí)器在分頻器的幫助下實(shí)現(xiàn)工作，配合低頻信號完成各項(xiàng)任務(wù)。另外，技術(shù)初值以及控制字都是單片機(jī)需要的，可以通過技術(shù)總線送到到系統(tǒng)指定的位置。為了保障后期移頻信號在上下邊切換過程中的連續(xù)性和有效性，可以適當(dāng)?shù)膶⑤敵鲆祁l信號做改變。具體方法是將移頻信號進(jìn)過8分頻和光耦隔離的方式后，將低頻濾波器轉(zhuǎn)換為同頻率的正弦信號，最后再將功率放大，完成輸出操作。

4 結(jié)論

單片機(jī)結(jié)合集成鎖相環(huán)路能夠有效的改善移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)的接受設(shè)備，在成本和體積方面帶來很大的改觀，在安全性、可靠性以及故障檢測方面表現(xiàn)出優(yōu)越性。本文中，重點(diǎn)對單片機(jī)技術(shù)用于鐵路移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)的方式進(jìn)行了闡述，對其的重要組成部分進(jìn)行剖析，以期能夠更好的促進(jìn)其在這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信在不斷研究和探索下，單片機(jī)技術(shù)一定會(huì)在鐵路信號系統(tǒng)和整個(gè)鐵路系統(tǒng)中得到更大的發(fā)展空間。

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作者單位

蘇州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇省蘇州市 215000endprint