单片机的火车道岔自动控制系统的设计【字数：11865】
火车是现代社会中重要的交通工具之一，随着时代的发展科学技术的进步，火车的速度不断提高，而对火车道岔的要求也越来越高。采用单片机控制的火车道岔，能根据情况自动改变火车的道岔，从而达到火车快速通过的结果。运用以单片机为核心的火车道岔控制系统相比原来的方式能够节省大量的资源，而且更加智能化。这次设计中的重点是STC12C5A60S2单片机，再配合一定的硬件模块从而完成从传感器感应到火车到来的信号到单片机给直流电机驱动电路发出信号的动作，之后驱动电路驱动直流电机进行道岔的转换。单片机收到道岔到位的信号后分别传给红绿灯转换和道岔显示屏，因为有三条道岔，所以显示屏显示相应的道岔号，而红绿灯应显示两绿一红，只有火车要通过的那条显示红色而另外两条则为绿色，系统还设有手动按钮，用于在应急使用。
目 录
1.绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2 设计的目的与意义 1
1.3发展趋势及改进方向 1
1.4 本文工作内容概述 2
2.系统设计方案 2
2.1 课题内容 3
2.2 方案选型设计 4
2.3 系统总体方案设计 4
2.4 本章小结 5
3. 硬件系统的设计 6
3.1 硬件设计的组成 6
3.2 单片机类型 7
3.3 时钟电路 8
3.4复位电路 9
3.5传感器信息采集电路..........................................................................................10
3.6ZigBee通信电路设计 11
3.7 LCD显示电路设计 13
3.8限位器设计 15
3.9按键设计...........................................................................................................15
3.10电机控制电路设计............................ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
........................................................16
3.11时钟模块DS1302设计......17
3.12 本章小结 19
4. 软件系统的设计 20
4.1 软件总流程设计 20
4.2 ZigBee通信程序设计 21
4.3 LCD1602的程序设计 23
4.4按键程序设计.....24
4.5直流电机程序设计......25
4.6时钟模块程序设计......26
4.7本章小结 28
5.系统调试及分析 29
5.1硬件的调试 29
5.2软件的调试 29
5.3系统整体的调试 29
5.4调试结果 39
6．总结 40
参考文献 41
附录1上位机硬件电路原理图..42
附录2下位机硬件电路原理图..43
附录3上位机主程序..44
附录4下位机主程序..48
致谢 52
绪论
1.1研究的背景
传统的火车道岔换道有很多缺点，比如扳道工需要专业培训，成本过高，扳道工工作环境过于危险，火车因扳错道发生意外等。随着时代的发展，火车的速度被一再提高，然而火车对道岔换道的要求也越来越高，从扳道工时的人力再到现在的半自动和全自动控制，火车道岔的控制技术也是逐步发展。科技是第一生产力，正是对火车道岔控制技术的不断研发，从而使得火车变轨的速度越来越快。
1.2 设计的目的与意义
随着科技的发展，对于火车道岔的控制技术的要求也是不断提高到，对于不够完善的火车道岔控制技术，要设计出一种能够面对更多情况、更加自动化的火车道岔控制技术。本次设计中采用的控制核心是单片机，单片机在作为控制元件时有很多好处，单片机的体积很小，控制功能很强，能够适应很多环境，功耗低。因此使用单片机能够满足所要设计的火车道岔自动控制系统。
道岔的存在使得我们能够创建多线。道岔自动控制系统使道岔能够更加快捷准确的换道，提高了火车的转向能力，对国家和民族的建设具有重大意义。
在这次的基于单片机的火车道岔自动控制系统的设计中，通过运用电路和单片机的知识，来实现火车道岔的自动控制
1.3发展趋势及改进方向
在1810年英国人史蒂芬森发明了火车，从此火车成为了重要的交通工具，随着科技的进步，火车的变轨方式也在不断发展，道岔就是控制火车变轨的工具。道岔的控制方式有好几种，历史上出现的第一种控制方式是通过人力来进行扳动，而这也诞生了一种职业—扳道工。作为一个扳道工，他们不仅需要在扳动道岔后确认尖轨和正轨密贴，他们平时还要注意保养上油；冬天下雪的时候除雪。这种方式不仅效率低、还容易出现意外事故。直到现在，除了某些老火车站还有几个扳道工外，别的地方就再也没有了，扳道工这个职业即将成为历史，取而代之的是气动和电动方式。气动控制抗干扰强、操作简单、出现故障的可能低。电动控制方式有好几种分别运用在不同的道岔上，它的优点是操作简单、便于管理、反应更加灵敏等。
通过比较几种道岔的控制方式，我们能够发现这几种控制方式由开始时的完全靠人来完成的简陋，到现在的半自动和全自动化，由此可看出未来的火车道岔控制系统将朝着更加智能化的方向发展。
1.4 本文工作内容概述
我选的课题是基于单片机的火车道岔自动控制系统的设计，这个课题的主要内容就是通过单片机作为控制，通过直流电机来进行道岔的扳动，因为涉及到的功能较多，所以整个设计还是有一定的难度和复杂的，所以为了完成我的毕业设计我应该加强相关专业的学习，所以本次毕业设计论文的任务是在毕业设计老师的辅导下完成基于单片机的火车道岔自动控制系统的设计。
目 录
1.绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2 设计的目的与意义 1
1.3发展趋势及改进方向 1
1.4 本文工作内容概述 2
2.系统设计方案 2
2.1 课题内容 3
2.2 方案选型设计 4
2.3 系统总体方案设计 4
2.4 本章小结 5
3. 硬件系统的设计 6
3.1 硬件设计的组成 6
3.2 单片机类型 7
3.3 时钟电路 8
3.4复位电路 9
3.5传感器信息采集电路..........................................................................................10
3.6ZigBee通信电路设计 11
3.7 LCD显示电路设计 13
3.8限位器设计 15
3.9按键设计...........................................................................................................15
3.10电机控制电路设计............................ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
........................................................16
3.11时钟模块DS1302设计......17
3.12 本章小结 19
4. 软件系统的设计 20
4.1 软件总流程设计 20
4.2 ZigBee通信程序设计 21
4.3 LCD1602的程序设计 23
4.4按键程序设计.....24
4.5直流电机程序设计......25
4.6时钟模块程序设计......26
4.7本章小结 28
5.系统调试及分析 29
5.1硬件的调试 29
5.2软件的调试 29
5.3系统整体的调试 29
5.4调试结果 39
6．总结 40
参考文献 41
附录1上位机硬件电路原理图..42
附录2下位机硬件电路原理图..43
附录3上位机主程序..44
附录4下位机主程序..48
致谢 52
绪论
1.1研究的背景
传统的火车道岔换道有很多缺点，比如扳道工需要专业培训，成本过高，扳道工工作环境过于危险，火车因扳错道发生意外等。随着时代的发展，火车的速度被一再提高，然而火车对道岔换道的要求也越来越高，从扳道工时的人力再到现在的半自动和全自动控制，火车道岔的控制技术也是逐步发展。科技是第一生产力，正是对火车道岔控制技术的不断研发，从而使得火车变轨的速度越来越快。
1.2 设计的目的与意义
随着科技的发展，对于火车道岔的控制技术的要求也是不断提高到，对于不够完善的火车道岔控制技术，要设计出一种能够面对更多情况、更加自动化的火车道岔控制技术。本次设计中采用的控制核心是单片机，单片机在作为控制元件时有很多好处，单片机的体积很小，控制功能很强，能够适应很多环境，功耗低。因此使用单片机能够满足所要设计的火车道岔自动控制系统。
道岔的存在使得我们能够创建多线。道岔自动控制系统使道岔能够更加快捷准确的换道，提高了火车的转向能力，对国家和民族的建设具有重大意义。
在这次的基于单片机的火车道岔自动控制系统的设计中，通过运用电路和单片机的知识，来实现火车道岔的自动控制
1.3发展趋势及改进方向
在1810年英国人史蒂芬森发明了火车，从此火车成为了重要的交通工具，随着科技的进步，火车的变轨方式也在不断发展，道岔就是控制火车变轨的工具。道岔的控制方式有好几种，历史上出现的第一种控制方式是通过人力来进行扳动，而这也诞生了一种职业—扳道工。作为一个扳道工，他们不仅需要在扳动道岔后确认尖轨和正轨密贴，他们平时还要注意保养上油；冬天下雪的时候除雪。这种方式不仅效率低、还容易出现意外事故。直到现在，除了某些老火车站还有几个扳道工外，别的地方就再也没有了，扳道工这个职业即将成为历史，取而代之的是气动和电动方式。气动控制抗干扰强、操作简单、出现故障的可能低。电动控制方式有好几种分别运用在不同的道岔上，它的优点是操作简单、便于管理、反应更加灵敏等。
通过比较几种道岔的控制方式，我们能够发现这几种控制方式由开始时的完全靠人来完成的简陋，到现在的半自动和全自动化，由此可看出未来的火车道岔控制系统将朝着更加智能化的方向发展。
1.4 本文工作内容概述
我选的课题是基于单片机的火车道岔自动控制系统的设计，这个课题的主要内容就是通过单片机作为控制，通过直流电机来进行道岔的扳动，因为涉及到的功能较多，所以整个设计还是有一定的难度和复杂的，所以为了完成我的毕业设计我应该加强相关专业的学习，所以本次毕业设计论文的任务是在毕业设计老师的辅导下完成基于单片机的火车道岔自动控制系统的设计。
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