列車車輛車號模擬器的製作方法
2023-05-26 15:19:31 1
專利名稱：列車車輛車號模擬器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鐵路車輛行車的模擬裝置，特別是一種整列列車車輛車號的模擬器。
背景技術：
目前，隨著全國鐵路車號自動識別系統和各種其它鐵路安全運行檢測設備，如配車號系統在全國鐵路的全面運用，在設備生產和現場維護過程中都急需一套可模擬車輛運行的模擬裝置。在國內現只有簡易的列車模擬器，此種模擬器只能模擬固定輛數和固定速度的列車行車信息，除此之外不能模擬產生任何信息，並且此種模擬器只針對固定型號的車號自動識別設備(簡稱AEI)或紅外線軸溫探測設備，而對其它型號的車號自動識別設備或紅外線軸溫探測等設備不能兼容模擬使用，所以在使用時存在一定的局限性。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種列車車輛車號模擬器，要解決的技術問題是模擬列車行車的各種信息，並與不同的車號自動識別設備兼容。
本實用新型採用以下技術放案一種列車車輛車號模擬器，具有單片微處理器，單片微處理器分別連接有顯示器、鎖存器、解碼電路、鍵盤接口、調製耦合電路和模擬磁鋼信號輸出口，鍵盤接口與鍵盤解碼電路連接，模擬磁鋼信號輸出口分別與模擬無源磁鋼信號電路和模擬有源磁鋼信號電路連接。
本實用新型的顯示器是液晶顯示屏。
本實用新型的單片微處理器連接有復位電路。
本實用新型的液晶顯示屏連接有亮度調節電路和背光開關電路。
本實用新型的模擬無源磁鋼信號電路包括連接的第一組三極體開關電路和無源磁鋼信號幅度調節電路；模擬有源磁鋼信號電路包括第二組三極體開關電路。
本實用新型的模擬車號信號調製耦合電路包括順序連接的第十四場效應管、偶合器和微波負載電阻。
本實用新型無源磁鋼信號產生電路的第一組三極體開關電路採用第二至第五三極體構成開關電路，與幅度調節電路的數字電位器連接，數字電位器的另一端與射極跟隨器連接。
本實用新型模擬有源磁鋼信號電路的第二組三極體開關電路採用第六至第十三三極體組成開關電路。
本實用新型的亮度調節電路採用級聯的射極跟隨器和數字電位器；背光開關電路包括第一三極體。
本實用新型的單片微處理器為AT89C55，液晶顯示屏為AT-240160B，鍵盤接口為8279，鍵盤解碼電路為74HC138，射極跟隨器為LM324，數字電位器為X9241WS，場效應管為AF002C4-39，耦合器為H1304，微波電阻為RFR50-10W。
本實用新型與現有技術相比，該模擬器不僅能模擬小於等於200輛的不同輛數和小於等於200km/h不同速度的列車行車信息，還能針對AEI或紅外線軸溫探測等設備模擬有、無源磁鋼信息，列車的客貨別信息，列車上下行信息，模擬機車和貨車標籤信息，適應國內現有各種不同型號AEI設備和紅外線軸溫探測設備，適用於車輛系統和機務系統的行車模擬。
圖1為本實用新型實施例的電路原理圖(一)。
圖2為本實用新型實施例的電路原理圖(二)。
圖3為本實用新型實施例的電源電路圖。
圖4為本實用新型實施例的指示燈和變壓器連接圖。
圖5為本實用新型實施例的鍵盤單元圖。
圖6為本實用新型實施例的系統工作流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1所示，控制處理單元包括單片微處理器U1、與單片微處理器U1相連接的鎖存器U2、解碼電路U3和時鐘電路CR1，單片微處理器U1為AT89C55，鎖存器U2為74HC373，解碼電路U3為74HC138；與單片微處理器U1相連接的液晶顯示屏LCD1，與液晶顯示屏LCD1連接的、包括有第一三極體Q1為顯示屏背光控制電路，液晶顯示屏LCD1為AT-240160B，第一三極體Q1為S9012；與單片微處理器U1連接的鍵盤接口U4，與鍵盤接口U4連接的鍵盤解碼電路U5，鍵盤接口U4為8279，鍵盤解碼電路U5為74HC138；發光二極體選擇鎖存電路包括相連接的或非門U6A和觸發器U13，或非門U6A為74HC02，觸發器U13為74HC374；與單片微處理器U1連接的阻容復位電路包括第三電解電容E3、第七電阻R7和反相器U7A，反相器U7為74HC14；如圖2所示，可調穩壓器電路V3與模擬無源磁鋼信號電路連接，可調穩壓器採用三端穩壓器LM117，無源磁鋼信號產生電路採用第二至第五三極體Q2～Q5構成開關電路，與數字電位器U9連接，數字電位器U9的另一端與射極跟隨器U8連接，第二至第五三極體Q2～Q5為S9013，射極跟隨器U8為LM324，數字電位器U9為X9241WS；模擬有源磁鋼信號電路採用第六至第十三三極體Q6～Q13組成開關電路，第六至第九三極體Q6～Q9為S9012，第十至第十三三極體Q10～Q13為S9013；液晶屏顯示亮度調節電路採用級聯的射極跟隨器U11A～B和數字電位器U12，射極跟隨器U11為LM324，數字電位器U12為X9241WS。
如圖3所示，電源電路包括兩路順序連接的整流電路、濾波電路和穩壓器，整流電路由第二二極體至第九二極體D2～D9組成，穩壓器由第一和第二穩壓器V1～V2組成，第二至第九二極體D2～D9為IN4001，第一穩壓器V1為7805，第二穩壓器V2為7808；模擬車號信號調製耦合電路包括順序連接的第十四場效應管Q14、偶合器P1和微波負載電阻Rf，第十四場效應管Q14為AF002C4-39，偶合器P1為H1304，微波負載電阻Rf為RFR50-10W；二極體指示燈解碼電路U10A，U10為74HC139。
如圖4所示，變壓器BYQ一端與圖3中的整流橋的電壓輸出口相連，另一端為220V市電輸入口，變壓器BYQ為PBT-05F666；二極體指示燈的連接口J1與圖3中的二極體指示解碼電路J7相連，二極體用發光二極體。
如圖5所示，鍵盤單元有二十個按鍵，按X和Y坐標分別接入九孔插頭中，該插頭與鍵盤解碼電路U5的插座J2連接；其中，按鍵11為幅度/亮度鍵，按鍵12為車輛/機務鍵，按鍵13為0/選擇鍵，按鍵14為背光鍵，按鍵15為確定鍵。
如圖6所示，本實用新型的列車車輛車號模擬器工作流程系統供電所用電源為AC220V市電，當市電電源接通後，電源部分通過變壓、整流、濾波、穩壓、產生穩定的+5V和+8V直流電壓為系統供電，上電後由電解電容E3、電阻R7及反相器U7A組成的阻容復位電路使單片微處理器AT89C55和液晶顯示屏AT-240160B復位，AT89C55復位工作後，即可初始化鍵盤接口8279和液晶顯示屏AT-240160B，此兩部件初始化完成後，液晶顯示屏AT-240160B顯示微處理器AT89C55將要送出的模擬器的初始信息，而鍵盤接口8279通過鍵盤解碼電路74HC138一直處於解碼掃描鍵盤狀態而接收鍵盤鍵值信號，當鍵盤接口8279得到鍵盤鍵值時將向微處理器AT89C55發出一次中斷，微處理器AT89C55由中斷處理部分讀取鍵盤接口8279的鍵盤鍵值，微處理器AT89C55根據鍵盤信息而控制模擬器工作，在微處理器控制系統模擬行車時，微處理器在微波偶合器P1口輸出有源或無源磁鋼原始信息，在TXD腳輸出模擬車號原始信息，之後通過磁鋼信號處理單元和車號信號處理單元處理，達到與實際行車等同的磁鋼信號和車號信號，以此實現模擬行車。
本實用新型的列車車輛車號模擬器包括輸入顯示控制處理部分、模擬的磁鋼信號及車號信號的產生部分和電源電路。輸入顯示控制處理部分包括單片微處理器U1和阻容復位電路，單片微處理器U1擴展所用鎖存器U2和解碼電路U3，鍵盤接口U4，鍵盤解碼電路U5，鍵盤單元，鍵盤接口U4輸出編碼信息由鍵盤解碼電路U5進行解碼，之後再由鍵盤接口U4回掃確定鍵盤鍵值並通過中斷信號中斷微處理器U1，由微處理器U1讀取鍵盤值。液晶顯示屏LCD1，顯示屏背光控制電路Q1，顯示屏亮度調節電路所用射極跟隨器U11和數字電位器U12，液晶屏顯示亮度調節電路由微處理器U1的P34、P35輸出I2C信號，控制數字電位器U12，之後由放大器U11B對電位器滑動端電壓放大，並由射隨器U11A進行能量跟隨後送回到顯示屏亮度調節端來調節顯示屏亮度。二極體指示鎖存電路，二極體指示解碼電路U10和二極體指示電路。
模擬的磁鋼信號及車號信號的產生部分包括模擬無源磁鋼信號電路，無源磁鋼信號幅度調節電路由穩壓器V3提供信號能量，由微處理器U1的P34、P35口輸出的I2C信號控制數字電位器U9來設定信號幅度，之後由射隨器U8進行能量跟隨輸出，模擬有源磁鋼信號電路由第六和第七PNP型三極體模擬有源磁鋼磁頭，由第十至第十三NPN型三極體組成的開關電路模擬有源磁鋼的信號跳變，模擬轉信號電路，在模擬車號信號調製耦合電路中，微波電阻Rf接收並耗散AEI發出的微波主波，由第十二電容C12對模擬的車號方波隔直耦合到高頻調製器的場效應管Q14上進行信號調製，之後再由微波耦合器P1將調製波信號耦合到微波饋線上；標籤信號調製器Q14，微波耦合器P1；微波電阻Rf。
電源電路包括變壓器連接電路BYQ，兩個全橋整流電路，三端穩壓器，電容濾波器電路。
各主要功能單元工作原理(1)控制處理單元U1～U3、CR1，控制處理單元為本實用新型列車車輛車號模擬器的智能單元。該單元通過鍵盤接口掃描電路接收外部鍵盤命令；給出地址/數據選擇信號A0、A1信號，A0如圖1U4，A1如圖1LCD1，給出片選信號Y0、Y1、Y2，Y0如圖1U6A，Y1如圖1U4，Y2如圖1LCD1；給出數字電位器的設置信號，圖1的P34、P35；給出磁鋼模擬原始信息，圖1的P1口；給出車號模擬原始信息圖1的TXD，模擬器在微處理器所給出這些信號的控制下協調工作。
(2)無源磁鋼信號模擬處理單元V1、Q2～3、U8、U9，該單元主要模擬產生不同幅度的無源磁鋼信號。在模擬無源磁鋼信號時必須考慮信號的驅動能力和信號的幅度，微處理器I/O口的驅動能力有限，並且其信號幅度恆定，故直接用微處理器I/O口線輸出的磁鋼模擬原始信息肯定不行。為了解決信號驅動能力，我們用微處理器的I/O口線控制三極體，圖2Q2～Q3，使三極體構成開關電路即可解決驅動能力，又由於當模擬的無源磁鋼信號幅度較低時會將驅動源下拉，直接用系統VCC會影響整個模擬器的正常運行，在此我們用三端穩壓器V3，如圖2LM117提供能源。另外模擬磁鋼信號的幅度我們用數字電位器U9，圖2X9241WS進行分壓控制，為了保證分壓後信號的幅度和信號的驅動，最後我們用了射極跟隨器U8，圖2LM324。
(3)有源磁鋼信號模擬處理單元Q6～Q13，由於實際的有源磁鋼工作原理猶如三極體開關電路，故我們直接用三極體開關電路進行信號模擬，圖2Q6～Q13)，模擬有源磁鋼的電源用AEI的+12V，圖1AEIpow。
(4)模擬車號信號調製耦合單元Q14、P1，為了模擬器能將車號信息耦合到AEI的射頻饋線上，本實用新型用了微波負載電阻Rf，圖3RFR50-10W接收耗散射頻能量；模擬的車號的原始信息是由微處理器的10腳，圖1TXD輸出，隔直耦合電容C12將微處理器TXD管腳輸出的車號信號送到Q14，圖3AF002C4-39高頻元件進行信號調製，耦合器P1，圖3H1304將調製後的信號直接耦合加載到地面設備的射頻饋線上。
權利要求1.一種列車車輛車號模擬器，其特徵在於具有單片微處理器，單片微處理器分別連接有顯示器、鎖存器、解碼電路、鍵盤接口、調製耦合電路和模擬磁鋼信號輸出口，鍵盤接口與鍵盤解碼電路連接，模擬磁鋼信號輸出口分別與模擬無源磁鋼信號電路和模擬有源磁鋼信號電路連接。
2.根據權利要求1所述的列車車輛車號模擬器，其特徵在於所述顯示器是液晶顯示屏。
3.根據權利要求2所述的列車車輛車號模擬器，其特徵在於所述單片微處理器連接有復位電路。
4.根據權利要求3所述的列車車輛車號模擬器，其特徵在於所述液晶顯示屏連接有亮度調節電路和背光開關電路。
5.根據權利要求4所述的列車車輛車號模擬器，其特徵在於所述模擬無源磁鋼信號電路包括連接的第一組三極體開關電路和無源磁鋼信號幅度調節電路；模擬有源磁鋼信號電路包括第二組三極體開關電路。
6.根據權利要求5所述的列車車輛車號模擬器，其特徵在於所述模擬車號信號調製耦合電路包括順序連接的第十四場效應管、偶合器和微波負載電阻。
7.根據權利要求6所述的列車車輛車號模擬器，其特徵在於所述無源磁鋼信號產生電路的第一組三極體開關電路採用第二至第五三極體構成開關電路，與幅度調節電路的數字電位器連接，數字電位器的另一端與射極跟隨器連接。
8.根據權利要求7所述的列車車輛車號模擬器，其特徵在於所述模擬有源磁鋼信號電路的第二組三極體開關電路採用第六至第十三三極體組成開關電路。
9.根據權利要求8所述的列車車輛車號模擬器，其特徵在於所述亮度調節電路採用級聯的射極跟隨器和數字電位器；背光開關電路包括第一三極體。
10.根據權利要求9所述的列車車輛車號模擬器，其特徵在於所述單片微處理器為AT89C55，液晶顯示屏為AT-240160B，鍵盤接口為8279，鍵盤解碼電路為74HC138，射極跟隨器為LM324，數字電位器為X9241WS，場效應管為AF002C4-39，耦合器為H1304，微波電阻為RFR50-10W。
專利摘要本實用新型公開了一種列車車輛車號模擬器，要解決的技術問題是模擬列車行車的各種信息，與不同的車號自動識別設備兼容，本實用新型的模擬器，具有單片微處理器，單片微處理器分別連接有顯示器、鎖存器、解碼電路、鍵盤接口、調製耦合電路和模擬磁鋼信號輸出口，鍵盤接口與鍵盤解碼電路連接，模擬磁鋼信號輸出口分別與模擬無源磁鋼信號電路和模擬有源磁鋼信號電路連接，與現有技術相比，該模擬器能模擬小於等於200輛的不同輛數和小於等於200km/h不同速度的列車行車信息，針對AEI或紅外線軸溫探測等設備模擬有、無源磁鋼信息，列車的客貨別信息，列車上下行信息，模擬機車和貨車標籤信息，適應不同型號AEI設備和紅外線軸溫探測設備。
文檔編號B61L25/04GK2846255SQ20052006548
公開日2006年12月13日 申請日期2005年10月3日 優先權日2005年10月3日
發明者成世毅, 梁自泰, 馮漢炯, 陳長安 申請人:深圳市遠望谷信息技術股份有限公司