現(xiàn)場各種設(shè)備接口電路設(shè)計(jì)，其中Atmega128與MC55接口電路是該監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和特色。圖2給出以該接口電路為核心的監(jiān)測站硬件系統(tǒng)電路圖。ATmega128L和MC55都有標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，因此硬件設(shè)計(jì)相對比較簡單，只需把Atmega128L的PE5與MC55的 IGT相連，用于啟動(dòng)MC55模塊，Atmega128L的TX0/RX0與MC55的TX0/RX0相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出;MC55的RING0接從ATmega128L的中斷線，作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛嘈盘?hào)。Atmega128是Atmel公司推出的8位高性能單片機(jī)，片內(nèi)具有128KB的程序存儲(chǔ)器, 4KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，4KB的EEPROM，有8個(gè)10位ADC通道、2個(gè)8位和2個(gè)16位硬件定時(shí)J計(jì)數(shù)器,8個(gè)PWM通道，具有可編程看門狗定時(shí)器和片上振蕩器、片上模擬比較器、JTAG、UART、SPI,和I2C總線等接口以及六種可以通過軟件選擇的省電模式。本設(shè)計(jì)中，ATmega128L是整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)核心，主要完成信號(hào)的傳感器信號(hào)采集、軟件濾波、數(shù)據(jù)運(yùn)算及各種控制功能。M C55是西門子公司生產(chǎn)的GPRS二頻模塊，它除了具有GSM模塊原有的功能外還支持分組業(yè)務(wù)功能，內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議;它的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合RS232接口標(biāo)準(zhǔn)，且有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，無校驗(yàn)位。它與 Atmega128協(xié)同工作，共同完成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。

4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

采用模塊化的軟件設(shè)計(jì)，將軟件分成若干相對的獨(dú)立的功能模塊，并為各模塊安排適當(dāng)?shù)娜肟诤统隹趨?shù)，使得模塊之間的相互連接,組合靈活方便。整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要由道口自動(dòng)控制子系統(tǒng)和礦區(qū)監(jiān)控中心子系統(tǒng)組成。

4.1 道口自動(dòng)控制軟件設(shè)計(jì)

道口自動(dòng)控制子系統(tǒng)的整個(gè)程序采用C語言和匯編語言相結(jié)合編程，使用模塊化結(jié)構(gòu)，其條理清楚、程序量精簡，使得Atrnega128的速度和編譯程序容量最優(yōu)化。其主要的功能是根據(jù)磁電傳感器的輸出脈沖觸發(fā)，通過單片機(jī)驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場各種報(bào)警設(shè)備，同時(shí)將駛過該道口的列車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過MC55發(fā)送給監(jiān)測中心。該子系統(tǒng)軟件按照功能可以分為定時(shí)器初始化模塊、中斷管理初始化模塊、MC55初始化模塊、中斷信號(hào)濾波處理模塊、列車狀態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、與上位機(jī)數(shù)據(jù)通信模塊以及驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場各種設(shè)備模塊。其軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序和中斷服務(wù)子程序兩大部份，其中中斷信號(hào)濾波處理模塊、驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場各種設(shè)備和列車狀態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算模塊在中斷服務(wù)子程序中實(shí)現(xiàn)，其余模塊在主程序中實(shí)現(xiàn)。圖3給自動(dòng)控制子系統(tǒng)軟件的主流程圖。

4.2 礦區(qū)監(jiān)控中心軟件設(shè)計(jì)

礦區(qū)監(jiān)控中心子系統(tǒng)主要功能是通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)接收、顯示和打印各個(gè)道口傳上來的當(dāng)前速度、與道口接近距離等有關(guān)列車運(yùn)行的數(shù)據(jù)。該子系統(tǒng)采用是用高級(jí)語言VC編程，

該軟件具有友好的用戶界面，可以把所有的采集數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，并可實(shí)現(xiàn)波形的顯示和分析。按照功能可以分為系統(tǒng)登錄模塊、系統(tǒng)管理模塊、與下位機(jī)數(shù)據(jù)通信模塊、列車數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示模塊、列車數(shù)據(jù)入庫模塊和列車歷史數(shù)據(jù)查詢模塊。

5、結(jié)束語

基于單片機(jī)和GPRS的礦區(qū)鐵路道口監(jiān)測系統(tǒng)是傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合的結(jié)果，它真正實(shí)現(xiàn)了鐵路道口安全管理的自動(dòng)化和信息化。它使得鐵路道口監(jiān)測網(wǎng)與信息網(wǎng)融為體，實(shí)現(xiàn)了對列車速度、列車行進(jìn)的方向和其離道口距離等列車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、動(dòng)態(tài)顯示、入庫保存以及歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，并且同時(shí)驅(qū)動(dòng)道口信號(hào)機(jī)、欄木和聲光報(bào)警信號(hào);從而有效解決礦區(qū)鐵路道口的事故隱患，為確保鐵路道口行車安全提供保障。

本論文的創(chuàng)新點(diǎn)：針對礦區(qū)鐵路道口安全管理的需求，利用現(xiàn)有的GPRS網(wǎng)絡(luò)和單片機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套礦區(qū)鐵路道口監(jiān)測系統(tǒng)，主要對其硬件和軟件進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，從而為我國鐵路運(yùn)輸業(yè)提供一個(gè)良好的解決方案。