專(zhuān)利名稱(chēng)：一種列車(chē)運(yùn)行里程表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種列車(chē)?yán)锍瘫?，特別適用于列車(chē)行使里程的計(jì)數(shù)、存儲(chǔ)和顯示技術(shù)。
背景技術(shù)：
常用列車(chē)運(yùn)行里程表是將計(jì)數(shù)裝置連接到列車(chē)車(chē)輪的滾動(dòng)軸，通過(guò)計(jì)算軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)與車(chē)輪周長(zhǎng)的積，得到累計(jì)的運(yùn)行里程，再由機(jī)械計(jì)數(shù)器或電子計(jì)數(shù)器將結(jié)果予以顯示。然而列車(chē)車(chē)輪隨使用時(shí)間的加長(zhǎng)會(huì)有較大的磨損，使周長(zhǎng)變小，使得傳統(tǒng)列車(chē)運(yùn)行里程表的準(zhǔn)確性較低。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用單片微控制器與全球定位系統(tǒng)通道板進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，讀取全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的經(jīng)緯度和運(yùn)動(dòng)信息，計(jì)算得到列車(chē)運(yùn)行里程，并對(duì)所累計(jì)的里程和狀態(tài)參數(shù)存放至存儲(chǔ)器中，同時(shí)在液晶顯示板上顯示列車(chē)運(yùn)行的里程表。該列車(chē)運(yùn)行里程表克服了因列車(chē)車(chē)輪磨損而造成計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確的弊端，通過(guò)同步通訊衛(wèi)星定位，可精確計(jì)算列車(chē)的運(yùn)行里程。為克服全球定位系統(tǒng)通道板在特定條件下會(huì)無(wú)法收到衛(wèi)星信號(hào)的情況，本實(shí)用新型采用位置對(duì)比的方法，以彌補(bǔ)該情況時(shí)里程數(shù)據(jù)的丟失。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的工作原理描述如下本實(shí)用新型采用全球定位系統(tǒng)讀取列車(chē)的經(jīng)緯度和運(yùn)動(dòng)信息，利用微控制器對(duì)該信息進(jìn)行計(jì)算、累計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行里程的計(jì)數(shù)，在列車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中以1秒為單位使用微控制器獲取全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的速度信息和位置信息，將速度對(duì)時(shí)間求積分，得到1秒內(nèi)列車(chē)運(yùn)行的距離，將該距離累加從而得到運(yùn)行的公里數(shù)，將結(jié)果保存到存儲(chǔ)器中，并利用液晶顯示板顯示出來(lái)。實(shí)現(xiàn)上述功能的關(guān)鍵問(wèn)題是獲取全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信息并進(jìn)行累計(jì)、存儲(chǔ)和顯示。為兼顧高性能和低成本兩個(gè)方面，本實(shí)用新型采用單片微控制器讀取全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信息，結(jié)合非易失性存儲(chǔ)芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并通過(guò)液晶顯示板顯示里程表相關(guān)數(shù)據(jù)。
當(dāng)列車(chē)因進(jìn)入隧道或其它原因使得本實(shí)用新型的全球定位系統(tǒng)通道板無(wú)法收到衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，本實(shí)用新型采用位置對(duì)比的方法解決這一問(wèn)題。即在全球定位系統(tǒng)通道板無(wú)法收到衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，存放在單片微控制器的存儲(chǔ)器里的數(shù)據(jù)庫(kù)可根據(jù)已知數(shù)據(jù)，在列車(chē)到達(dá)下一站點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)充兩站間未累計(jì)的公里數(shù)。
基于上述原理，本實(shí)用新型的技術(shù)方案由單片微控制器、電平轉(zhuǎn)換電路、全球定位系統(tǒng)通道板、非易失性存儲(chǔ)器、RS-232通訊接口和液晶顯示板六部分組成。
單片微控制器用于控制本實(shí)用新型的所有操作，單片微控制器具有較大的存儲(chǔ)容量，除應(yīng)用程序外，還保存著各個(gè)車(chē)站、隧道的實(shí)際里程和經(jīng)緯度，在全球定位系統(tǒng)通道板無(wú)法收到衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，根據(jù)前后到達(dá)的站點(diǎn)進(jìn)行里程校正；電平轉(zhuǎn)換電路用于連接單片微控制器與全球定位系統(tǒng)通道板；全球定位系統(tǒng)通道用于接收衛(wèi)星信息；存儲(chǔ)電路采用非易失性存儲(chǔ)芯片，用于掉電時(shí)保存運(yùn)行里程；RS-232通訊接口用于連接通用微型計(jì)算機(jī)和單片微控制器，通用微型計(jì)算機(jī)可讀取列車(chē)運(yùn)行里程表中的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，用于對(duì)列車(chē)運(yùn)行里程表進(jìn)行設(shè)置和維護(hù)；液晶顯示板用于顯示列車(chē)運(yùn)行公里數(shù)。
單片微控制器在程序控制下實(shí)現(xiàn)與全球定位系統(tǒng)通道板的通訊、計(jì)算、將數(shù)據(jù)寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)芯片以及數(shù)據(jù)顯示操作。該程序具有初始化系統(tǒng)、檢測(cè)是否收到全球定位系統(tǒng)通道板信息、里程計(jì)數(shù)、里程修正、存儲(chǔ)及顯示功能。
本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型不依賴(lài)機(jī)械計(jì)數(shù)，通過(guò)讀取全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的經(jīng)緯度和運(yùn)動(dòng)信息，計(jì)算得到列車(chē)運(yùn)行里程，所累計(jì)的里程和狀態(tài)參數(shù)存放至與單片微控制器連接的非易失性存儲(chǔ)器中，用于掉電時(shí)保存運(yùn)行里程，同時(shí)在數(shù)碼顯示器上顯示列車(chē)運(yùn)行里程。該列車(chē)運(yùn)行里程表克服因車(chē)輪磨損而造成計(jì)數(shù)錯(cuò)誤的弊端，具有更高的準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型同時(shí)具有RS232接口，可以通用微型計(jì)算機(jī)連接，當(dāng)數(shù)據(jù)、狀態(tài)保存在通用微型計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行里程表的設(shè)置和維護(hù)。在全球定位系統(tǒng)通道板無(wú)法收到衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，本實(shí)用新型采用位置對(duì)比的方法，彌補(bǔ)缺失的數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型具有適用面廣、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)磨損的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為單片微控制器電路圖3為電平轉(zhuǎn)換電路圖4為全球定位系統(tǒng)通道板圖5為非易失性存儲(chǔ)器圖6為液晶顯示板圖7為RS-232通訊接口圖8為本實(shí)用新型程序流程圖具體實(shí)施方式
以附圖作為實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
如附圖1所示，本實(shí)用新型包括單片微控制器101、電平轉(zhuǎn)換電路102、全球定位系統(tǒng)通道板103、非易失性存儲(chǔ)器104、液晶顯示板105和RS-232通訊接口106六個(gè)部分。其中單片微控制器101的PE0、PE1和PE2管腳分別與電平轉(zhuǎn)換電路102的RxD0、TxD0和GpsRst管腳相連；單片微控制器101的PD6、PD1和PD0管腳分別與非易失性存儲(chǔ)器104的DsRst、SDA和SCL管腳相連；單片微控制器101的PC0、PG0、PC1、PA0～PA7和PC7管腳分別與液晶顯示板105的NC、LcdRS、LcdRW、LcdE、D0～D7和LcdRst管腳相連；單片微控制器101的PD2、PD3、PD4和PD5管腳分別接RS-232通訊接口106的RXD1、TXD1、RTS1和CTS1管腳；電平轉(zhuǎn)換電路102的GpsReset、GpsTxd和GpsRxd引線分別接全球定位系統(tǒng)通道板103的GpsReset、GpsTxd和GpsRxd管腳。
如附圖2所示，單片微控制器101用于控制系統(tǒng)所有的操作，單片微控制器101具有較大的存儲(chǔ)容量，除應(yīng)用程序外，還保存著各個(gè)車(chē)站、隧道的實(shí)際里程和經(jīng)緯度，在全球定位系統(tǒng)通道板103無(wú)法收到衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行里程校正。單片微控制器101的VCC管腳接公共電源VCC和電容C103(0.1μF)的一端，電容C103另一端接地；GND管腳接地；XTAL1、XTAL2管腳分別接晶振X101(11.0592Hz)兩端和電容C101(15P)、C102(15P)的一端，兩電容的另一端均接地。本實(shí)施例采用ATMEGA128作為單片微控制器。
如附圖3所示，電平轉(zhuǎn)換電路102用于連接單片微控制器101與全球定位系統(tǒng)通道板103。本電路主要由非門(mén)、三級(jí)管、電阻、+3V電源組成。非門(mén)U107A的輸入端接電阻R108(1k)和三級(jí)管G101的集電極，電阻R108的另一端接+3V電源和電阻R113(1k)一端，R113另一端接三級(jí)管G103集電極，三級(jí)管G101的發(fā)射極接地，基極接電阻R109(330Ω)一端；非門(mén)U107B的輸出端通過(guò)電阻R110(330Ω)接三極管G102的基極，三極管G102發(fā)射極接地，集電極通過(guò)電阻R111(1k)接+3V電源；非門(mén)U107C的輸出端通過(guò)電阻R112(330Ω)接三極管G103的基極，三極管G102發(fā)射極接地。本實(shí)施例中非門(mén)選用SN74HC04。
如附圖4所示，全球定位系統(tǒng)通道板103的1管腳接+3V電源，8管腳接地。本實(shí)施例全球定位系統(tǒng)通道板采用GSU-38A。
如附圖5所示，非易失性存儲(chǔ)器104用于掉電時(shí)保存運(yùn)行里程。非易失性存儲(chǔ)器104的Vcc2管腳接公共電源VCC，X1、X2管腳分別接32.768Hz晶振兩端，GND管腳接地，Vcc1管腳接電池B101的1管腳，B101的2管腳接地。本實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器104采用DS1302。
如附圖6所示，液晶顯示板105用于顯示里程表的相關(guān)數(shù)據(jù)，LcdVR、LcdVO管腳分別連接電位器R118兩端相連，用于調(diào)節(jié)液晶顯示板對(duì)比度。本實(shí)施例中液晶顯示板105采用LCD12864。
如附圖7所示，RS-232通訊接口106用于連接通用微型計(jì)算機(jī)和單片微控制器101，通用微型計(jì)算機(jī)可讀取列車(chē)運(yùn)行里程表中的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，對(duì)列車(chē)運(yùn)行里程表進(jìn)行設(shè)置和維護(hù)。本電路主要由芯片U106(MAX232)、芯片J105(RS232)、電容和+5V電源組成。芯片U106的C1+、C1-管腳接電容C113(1μF)兩端，C2+、C2-管腳接電容C115(1μF)兩端，V+管腳通過(guò)電容C114(1μF)接公共電源VCC，V-管腳通過(guò)電容C116(1μF)接地，T1out、T2out、R1in、R2in管腳分別接芯片J105的2～5管腳，芯片J105的1、6管腳分別接公共電源VCC和地。本實(shí)施例中兩芯片分別采用MAX232和RS232。
基于上述硬件環(huán)境，由控制程序?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)信息讀取、存儲(chǔ)和顯示操作。所設(shè)計(jì)的程序?qū)懭雴纹⒖刂破?01的EEPROM中，上電復(fù)位即可運(yùn)行。程序流程見(jiàn)附圖8。程序在復(fù)位后即啟動(dòng)。該程序首先初始化變量、定時(shí)器、串口和全球定位系統(tǒng)通道板，并根據(jù)非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)恢復(fù)上次操作狀態(tài)，啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，啟動(dòng)串口準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)；此后，該程序?qū)⒅貜?fù)檢測(cè)是否收到全球定位系統(tǒng)通道板信息，如果有則進(jìn)行里程計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與顯示并返回至檢測(cè)狀態(tài)，否則進(jìn)行里程修正；進(jìn)行里程修正時(shí)，繼續(xù)等待全球定位系統(tǒng)通道板信息，收到信號(hào)后，根據(jù)存儲(chǔ)在單片機(jī)大容量存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)得數(shù)據(jù)修正，將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)并顯示，既而返回至檢測(cè)狀態(tài)本實(shí)施例安裝在鐵路列車(chē)上，接入電源即可使用。該列車(chē)運(yùn)行里程表通過(guò)同步通訊衛(wèi)星定位，克服了因車(chē)輪磨損而造成計(jì)數(shù)誤差的弊端，具有計(jì)數(shù)準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可適用于列車(chē)運(yùn)行里程的計(jì)數(shù)。
所設(shè)計(jì)的列車(chē)運(yùn)行里程表具有如下的技術(shù)指標(biāo)顯示信息公里計(jì)數(shù)，經(jīng)度、緯度和速度計(jì)數(shù)范圍0-999999公里工作方式由單片微控制器控制自動(dòng)計(jì)數(shù)
權(quán)利要求1.一種列車(chē)運(yùn)行里程表，其特征在于，該里程表包括單片微控制器(101)、電平轉(zhuǎn)換電路(102)、全球定位系統(tǒng)通道板(103)、非易失性存儲(chǔ)器(104)、液晶顯示板(105)和RS-232通訊接口(106)六個(gè)部分，其中單片微控制器(101)的PE0、PE1和PE2管腳分別與電平轉(zhuǎn)換電路(102)的RxD0、TxD0和GpsRst管腳相連；單片微控制器(101)的PD6、PD1和PD0管腳分別與非易失性存儲(chǔ)器(104)的DsRst、SDA和SCL管腳相連；單片微控制器(101)的PC0、PG0、PC1、PA0～PA7和PC7管腳分別與液晶顯示板(105)的NC、LcdRS、LcdRW、LcdE、D0～D7和LcdRst管腳相連；單片微控制器(101)的PD2、PD3、PD4和PD5管腳分別接RS-232通訊接口(106)的RXD1、TXD1、RTS1和CTS1管腳；電平轉(zhuǎn)換電路(102)的GpsReset、GpsTxd和GpsRxd引線分別接全球定位系統(tǒng)通道板(103)的GpsReset、GpsTxd和GpsRxd管腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種列車(chē)運(yùn)行里程表，其特征在于，電平轉(zhuǎn)換電路(102)包括非門(mén)、三級(jí)管、電阻和+3V電源，非門(mén)(U107A)的輸入端接電阻(R108)和三級(jí)管(G101)的集電極，電阻(R108)的另一端接+3V電源和電阻(R113)一端，電阻(R113)另一端接三級(jí)管(G103)集電極，三級(jí)管(G101)的發(fā)射極接地，基極接電阻(R109)一端；非門(mén)U107B的輸出端通過(guò)電阻(R110)接三極管(G102)的基極，三極管(G102)發(fā)射極接地，集電極通過(guò)電阻(R111)接+3V電源；非門(mén)(U107C)的輸出端通過(guò)電阻(R112)接三極管(G103)的基極，三極管(G102)發(fā)射極接地。
專(zhuān)利摘要一種列車(chē)運(yùn)行里程表，該里程表包括單片微控制器(101)、電平轉(zhuǎn)換電路(102)、全球定位系統(tǒng)通道板(103)、非易失性存儲(chǔ)器(104)、液晶顯示板(105)和RS－232通訊接口(106)六個(gè)部分，其中電平轉(zhuǎn)換電路(102)、非易失性存儲(chǔ)器(104)、液晶顯示板(105)和RS－232通訊接口(106)直接與單片微控制器(101)相連；全球定位系統(tǒng)通道板(103)通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路(102)與單片微控制器(101)相連。該里程表適用于列車(chē)行使里程的計(jì)數(shù)、存儲(chǔ)和顯示，克服了傳統(tǒng)里程表因列車(chē)車(chē)輪磨損而造成計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確的弊端，通過(guò)同步通訊衛(wèi)星定位，可精確計(jì)算列車(chē)的運(yùn)行里程。
文檔編號(hào)G01C22/00GK2839969SQ20052002326
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者胡秉誼, 黃楚昌, 王晶, 肖萬(wàn)華, 劉仲同 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)