基于數(shù)字傾角(角度)傳感器的線路道岔電子檢測尺設(shè)計(jì)

　　RS232電平轉(zhuǎn)換電路

　　MAX232是單電源雙RS232發(fā)送/接受芯片，采用單一+5V電源供電，只需外接4個(gè)電容，便可構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的RS232通信接口。單片機(jī)和計(jì)算機(jī)、數(shù)字傾角(角度)傳感器接口電路如圖7所示。圖中的C3、C4、C5、C6是電荷泵升壓及電壓反轉(zhuǎn)部分電路，產(chǎn)生V+、V-電源供EIA電平轉(zhuǎn)換使用，C7 是VCC對(duì)地去藕電容，其值均為0.1μF。電容C3~C7安裝時(shí)必須盡量靠近MAX232芯片引腳，以提高抗干擾能力。

　　液晶顯示電路

　　JM19264A是具有192*64點(diǎn)陣的圖形點(diǎn)陣液晶模塊，它與單片機(jī)聯(lián)接構(gòu)成功能強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、人機(jī)對(duì)話界面豐富的應(yīng)用系統(tǒng)。本儀器中，單片機(jī)采用直接訪問式接口電路與液晶顯示電路進(jìn)行控制。

　　液晶屏顯示內(nèi)容及鍵盤布局

　　線路道岔電子檢測尺外部由JM19264A液晶顯示屏、RS232接口和４＊４的鍵盤構(gòu)成，右端是可旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的軸，通過軸的移動(dòng)產(chǎn)生位移信號(hào)輸入單片機(jī)，單片機(jī)每隔0.5s刷新一次液晶顯示屏數(shù)據(jù)。H后的"＋"號(hào)代表左端高，"－"號(hào)表示左端低。L后的"＋"表示比標(biāo)準(zhǔn)值大，"－"表示比標(biāo)準(zhǔn)值小。液晶屏顯示及鍵盤布局見圖8。

　　線路道岔電子檢測尺的使用

　　在使用線路道岔電子檢測尺進(jìn)行測量時(shí)，線路道岔電子檢測尺的左端緊挨著鋼軌的一側(cè)，另一端用螺旋器移動(dòng)中心軸使之接觸鋼軌另一側(cè)，按下鍵盤上的確認(rèn)鍵后，該系統(tǒng)便會(huì)很精確地將需要的數(shù)據(jù)測量出來。測量完成后按下保存鍵便可保存該點(diǎn)的數(shù)據(jù)。通過RS232與PC機(jī)連接后可獲取所測量點(diǎn)的所有信息。

　　抗震動(dòng)、防沖擊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　由于線路道岔電子檢測尺輕巧便攜，因此也很容易產(chǎn)生碰撞、跌落。為了讓系統(tǒng)可靠地工作，應(yīng)避免震動(dòng)、沖擊直接作用到傳感元件上，因此在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上采取了金屬盒裝的結(jié)構(gòu)。將控制裝置緊固安裝在金屬盒內(nèi)，僅留外部接口、液晶顯示屏和鍵盤在金屬盒外，避免內(nèi)部元件直接受外部沖擊、碰撞，提高了器件抗沖擊能力。

　　系統(tǒng)的編程

　　采用Silicon Laboratories IDE集成編輯、編譯、仿真、下載軟件包，用C語言進(jìn)行軟件編寫。系統(tǒng)通電后，首先要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化，包括單片機(jī)的I/O端口和交叉開關(guān)、定時(shí)器的初始化、兩個(gè)串行通訊口的初始化，液晶顯示器的初試化等。整個(gè)程序由器件初始化程序、液晶顯示器的初試化程序、串行口中斷程序、外部中斷0處理程序、顯示程序、鍵盤掃描處理程序、軌距和水平計(jì)算程序程序、萬年歷時(shí)鐘芯片DS1302讀寫程序、EEPROM AT24C512讀寫程序等組成。

　　部分源代碼程序如下：

　　位移測量傳感器過零信號(hào)中斷入口程序
void Init0_ISR() interrupt 0 // 外部中斷0，邊沿觸發(fā)
{
uchar distance_flag; //位移測量傳感器運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)志保存字
SFRPAGE=0x01;
TMR3H=0; //過零點(diǎn),復(fù)位計(jì)數(shù)器為零.
TMR3L=0;
P05=1;
distance_flag=P0;
distance_flag=distance_flag0x20; //位移測量傳感器B信號(hào)腳
if(distance_flag==0)
{
distance_positive_flag=0;//位移測量傳感器運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)志位為0表示負(fù)方向運(yùn)動(dòng)
}
else
{
distance_positive_flag=1; //位移測量傳感器運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)志位為1表示正方向運(yùn)動(dòng)
}
}
向數(shù)字傾角(角度)傳感器發(fā)送命令子程序
void sendserial(unsigned char *senddata,unsigned char len2)
{
uchar i;
ES0=0; //禁止中斷 for(i=0;ilen2;i++)
{
SFRPAGE=0x00;
SBUF0=*(senddata+i); //將數(shù)據(jù)送出
while(TI0==0); //發(fā)送標(biāo)志位是否產(chǎn)生
TI0=0;
}
ES0=1; //允許中斷
}

　　結(jié)語

　　線路道岔電子檢測尺從方案的調(diào)研、論證和選取及電路的設(shè)計(jì)、軟件的控制等各個(gè)環(huán)節(jié)，都充分考慮外界環(huán)境的各種可能的情況，對(duì)鋼軌軌距、水平度實(shí)現(xiàn)了高精確數(shù)字化測量，可以起到提前排除因軌道變化引起的行車安全隱患。該裝置的準(zhǔn)確性和高速測量提高了鐵路的安全性，并降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。