專利名稱：基于數(shù)據(jù)傳輸電臺技術d21dl的通用機車近距離遙測遙控儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用無線電波測距和測速，尤其涉及對機車進行近距離的遙測 和遙控。
背景技術：
現(xiàn)有的用于機車數(shù)據(jù)檢測的方法是基于傳統(tǒng)的傳感器方式，將運行過程中 列車上的相關數(shù)據(jù)通過各種儀表傳達到司機室，由列車上的人員掌握，再傳達 給車站上的工作人員，這種檢測數(shù)據(jù)的方法及傳遞過程繁瑣，不利于車外人員 對列車運行情況的掌握。而對機車的控制則完全由列車上人員進行，在一些特 殊情況下也確有其不便之處。如何通過一種新的方式來快速傳達機車上的信息， 迅速的得到地面的支援對機車在較近距離內(nèi)進行遙控，保障列車的安全可靠運 行，已成為亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對這種情況而設計的一種通用機車近距離遙測遙控儀，旨在 使車外人員不需通過司機就得到列車運行中的各種數(shù)據(jù)，便于外部人員對機車 故障的分析和即時解決，同時又可接收車外發(fā)送的指令，對機車上的一些突發(fā) 情況協(xié)助司機進行處理，從而保障列車安全可靠的運行。
本發(fā)明的技術解決方案是這樣實現(xiàn)的-
一種基于數(shù)據(jù)傳輸電臺技術D21DL的通用機車近距離遙測遙控儀，其特征 在于包括C8051F040構(gòu)成的主控制器模塊、SA68D21DL構(gòu)成的無線數(shù)傳模塊、 模擬量輸入單元AI、數(shù)字量輸入單元DI、模擬量輸出單元AO、數(shù)字量輸出單元 D0和供電單元，其中所述的無線數(shù)傳模塊通過串行輸入接口的TX、 RX、 DSR、 DTR信號與主控制器模塊的PO. 0-P0. 3相連；所述的主控制器模塊通過P6. 4、 P6. 5引腳與模擬量輸出模塊(4)相連，通過P6. 0-P6. 3引腳與數(shù)字量輸出單元 相連，通過P5. 4-P5. 7引腳與數(shù)字量輸入模塊相連，通過P5. 0-P5. 3與模擬量 輸入模塊相連；所述的供電單元將+5V電壓送入數(shù)字量輸出單元和模擬量輸出單 元，將+3. 3V和+2. 5V電壓送入到主控制器模塊，供電單元的參考地輸出GND則
4與主控制器模塊、數(shù)字量輸出單元和模擬量輸出單元的GND引腳相連，與正電 壓構(gòu)成回路；機車上的各種數(shù)據(jù)通過所述的模擬輸入AI和數(shù)字量輸入DI單元 被采集，并將其送入主控制器模塊，數(shù)據(jù)經(jīng)主控制器模塊的轉(zhuǎn)換后，由串口送 入SA68D21DL無線數(shù)傳模塊，通過數(shù)傳電臺技術發(fā)送到車外，完成機車數(shù)據(jù)的 遙測；同時將外部對機車的遙控指令通過SA68D21DL無線數(shù)傳模塊接收，經(jīng)主 控芯片處理后，送入A0和D0單元，完成對機車的遙控。 所述的模擬量輸入單元主要包括運放芯片LM124。 所述的數(shù)字量輸入芯片主要包括隔離光耦。 所述的模擬量輸出單元主要包括8位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器。 所述的數(shù)字量輸出單元包括驅(qū)動芯片MC1413和REL600型繼電器。 所述的供電單元電路包括電源轉(zhuǎn)換芯片AS1117M3-3. 3和MIC5207,以及隔 離芯片B0505T。
所述的基于數(shù)據(jù)傳輸電臺技術D21DL的通用機車近距離遙測遙控儀，其控 制方法包括系統(tǒng)初始化的步驟，其特征在于還包括下述步驟；
(1) 主控制器模塊數(shù)據(jù)檢測；
(2) 對主控制器模塊是否接收到數(shù)據(jù)進行判斷，并在下述步驟中選擇
(3) 未接收到無線數(shù)傳信號和AI、 DI信號，返回初始化；
(4) 接收到AI、 DI信號，進行數(shù)據(jù)處理，并向無線數(shù)傳模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；
(5) 接收到無線數(shù)傳信號，進行數(shù)據(jù)處理，并向A0、 D0模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；
(6) 返回系統(tǒng)初始化。
與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明的優(yōu)點在于對機車運行的數(shù)據(jù)遠距離的遙測遙 控改變了以往只能手工傳遞數(shù)據(jù)的方式，只需將所述遙測遙控儀安裝在機車中， 通過天線就可進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，應用方便，操作簡單，使用可靠，是對 列車進行檢測控制，保障其安全可靠運行的新產(chǎn)品，具有很強的實用性。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖3為本發(fā)明的主控制器芯片C8051F040電路圖4為本發(fā)明的SA68D21DL無線數(shù)傳模塊與主控芯片接口5圖5為本發(fā)明的模擬量輸入單元電路圖； 圖6為本發(fā)明的數(shù)字量輸入單元電路圖； 圖7為本發(fā)明的模擬量輸出單元電路圖； 圖8為本發(fā)明的數(shù)字量輸出單元電路圖； 圖9為本發(fā)明的供電單元電路圖io為本發(fā)明的軟件控制流程圖。
具體實施例方式
如圖廣圖10所示的基于數(shù)據(jù)傳輸電路技術D21DL的通用機車近距離遙測遙 控儀，整個系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。硬件的作用主要是提供物理連接，通 過模擬量輸入單元對機車內(nèi)模擬量的采集，如電壓、電流等和數(shù)字量輸入單元 對機車內(nèi)數(shù)字量的采集，如開關狀態(tài)、電力機車受電弓升降等來獲取機車上的 相關數(shù)據(jù)，經(jīng)主控制器模塊中C8051F040的81 88引腳送入主控制器模塊，再 經(jīng)數(shù)據(jù)處理和格式的轉(zhuǎn)換后，通過主控制器模塊的串行接口 59 62將數(shù)據(jù)送入 無線數(shù)傳模塊；由SA68D21DL無線數(shù)傳模塊數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。數(shù)據(jù)遙控與上述 過程相反，通過無線數(shù)傳模塊向機車發(fā)送遙控指令，通過模擬量輸出和數(shù)字量 輸出控制相關設備。設備硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。
軟件的作用是根據(jù)現(xiàn)場應用要求，在主控芯片中處理接收到的數(shù)據(jù)，并將 數(shù)據(jù)在SA68D21DL無線數(shù)傳模塊和AI、 AO、 DI、 DO通道之間進行傳遞。
所述的主控制器模塊中的C8051F040芯片是整個設備的核心部分，完成了 數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換的功能控制。C8051F040是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU， 具有64個數(shù)字I/0引腳，片內(nèi)采用Silicon Lab的專利CIP-51微控制器內(nèi)核。 每個MCU都可在工業(yè)溫度范圍(-45。C到+85。C)工作，工作電壓為2. 7 ~ 3. 6V。 C8051F040具有存儲數(shù)據(jù)的功能，當系統(tǒng)暫時掉電時，F(xiàn)LASH存儲器除了用于存 儲程序代碼之外還可以用于非易失性數(shù)據(jù)存儲。這就有效的保證了應用的安全 可靠。
SA68D21D模塊是使用數(shù)據(jù)傳輸電臺技術的用于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪K，可應 用于電力、水利、勘探等諸多應用領域的遙控、遙測、遙感的數(shù)字信號傳輸。 它的數(shù)字傳送過程如下當模塊收到上位機的數(shù)據(jù)后，模塊先通過DTR線判斷收 到的數(shù)據(jù)是命令還是發(fā)送數(shù)據(jù)，若是命令則執(zhí)行相應的命令，若是發(fā)送數(shù)據(jù)則先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖區(qū)，并同時將模塊的狀態(tài)由接收狀態(tài)轉(zhuǎn)換為發(fā) 射狀態(tài)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換完成后啟動發(fā)送打包程序。發(fā)送打包程序的功能是將緩沖區(qū) 的數(shù)據(jù)變成適合無線發(fā)送的信令，并將這個信令送到模塊中的數(shù)據(jù)調(diào)制口，以
FSK的調(diào)制方式發(fā)射出去。
在接收狀態(tài)下，接收機總是接收碼流中的同步信息， 一旦收到同歩信息立 刻進行位同步，獲得位同步后進行碼同步，碼同步完成后開始接收一個信令。 若收到的是數(shù)據(jù)信令模塊將數(shù)據(jù)信令中的數(shù)據(jù)還原成發(fā)端的格式，送給上位機。
供電單元包括幾種等級的電源芯片及保護電路，負責整個系統(tǒng)的供電。
權(quán)利要求
1、一種基于數(shù)據(jù)傳輸電臺技術D21DL的通用機車近距離遙測遙控儀，其特征在于包括C8051F040構(gòu)成的主控制器模塊(5)、SA68D21DL構(gòu)成的無線數(shù)傳模塊(6)、模擬量輸入單元AI(2)、數(shù)字量輸入單元DI(1)、模擬量輸出單元AO(4)、數(shù)字量輸出單元DO(3)和供電單元(7)，其中所述的無線數(shù)傳模塊(6)通過串行輸入接口的TX、RX、DSR、DTR信號與主控制器模塊(5)的P0.0-P0.3相連；所述的主控制器模塊(5)通過P6.4、P6.5引腳與模擬量輸出模塊(4)相連，通過P6.0-P6.3引腳與數(shù)字量輸出單元(3)相連，通過P5.4-P5.7引腳與數(shù)字量輸入模塊(1)相連，通過P5.0-P5.3與模擬量輸入模塊(1)相連；所述的供電單元(7)將+5V電壓送入數(shù)字量輸出單元(3)和模擬量輸出單元(4)，將+3.3V和+2.5V電壓送入到主控制器模塊(5)，供電單元的參考地輸出GND則與主控制器模塊(5)、數(shù)字量輸出單元(3)和模擬量輸出單元(4)的GND引腳相連，與正電壓構(gòu)成回路；機車上的各種數(shù)據(jù)通過所述的模擬輸入AI和數(shù)字量輸入DI單元被采集，并將其送入主控制器模塊，數(shù)據(jù)經(jīng)主控制器模塊的轉(zhuǎn)換后，由串口送入SA68D21DL無線數(shù)傳模塊，通過數(shù)傳電臺技術發(fā)送到車外，完成機車數(shù)據(jù)的遙測；同時將外部對機車的遙控指令通過SA68D21DL無線數(shù)傳模塊接收，經(jīng)主控芯片處理后，送入AO和DO單元，完成對機車的遙控。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)傳輸電臺技術D21DL的通用機車近距離 遙測遙控儀，其特征在于所述的模擬量輸入單元主要包括運放芯片LM124。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)據(jù)傳輸電臺技術D21DL的通用機車近距離 遙測遙控儀，其特征在于所述的數(shù)字量輸入芯片主要包括隔離光耦。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)據(jù)傳輸電臺技術D21DL的通用機車近距離 遙測遙控儀，其特征在于所述的模擬量輸出單元主要包括8位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn) 換器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于數(shù)據(jù)傳輸電臺技術D21DL的通用機車近距離 遙測遙控儀，其特征在于所述的數(shù)字量輸出單元包括驅(qū)動芯片MC1413和REL600 型繼電器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于數(shù)據(jù)傳輸電臺技術D21DL的通用機車近距離遙測遙控儀，其特征在于所述的供電單元電路包括電源轉(zhuǎn)換芯片AS1117M3-3.3 和MIC5207，以及隔離芯片B0505T。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)傳輸電臺技術D21DL的通用機車近距離 遙測遙控儀，其控制方法包括系統(tǒng)初始化的歩驟，其特征在于還包括下述步驟;(1) 主控制器模塊數(shù)據(jù)檢測；(2) 對主控制器模塊是否接收到數(shù)據(jù)進行判斷，并在下述歩驟中選擇(3) 未接收到無線數(shù)傳信號和AI、 DI信號，返回初始化；(4) 接收到AI、 DI信號，進行數(shù)據(jù)處理，并向無線數(shù)傳模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；(5) 接收到無線數(shù)傳信號，進行數(shù)據(jù)處理，并向AO、 DO模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；(6) 返回系統(tǒng)初始化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于數(shù)據(jù)傳輸電臺技術D21DL的通用機車近距離遙測遙控儀。其特征在于包括主控制器模塊、無線數(shù)傳模塊、模擬量輸入單元AI、數(shù)字量輸入單元DI、模擬量輸出單元AO、數(shù)字量輸出單元DO和供電單元。所述的無線數(shù)傳模塊使用數(shù)據(jù)傳輸電臺技術與車外系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的收發(fā)，經(jīng)主控制器模塊處理后，通過模擬量輸入單元、數(shù)字量輸入單元、模擬量輸出單元、數(shù)字量輸出單元與機車上的設備交換數(shù)據(jù)，完成對機車的遙測和遙控。
文檔編號G08C17/00GK101488279SQ20091001028
公開日2009年7月22日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者董笑辰, 華 陳, 馬晨普 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心