基于16位微处理器的道岔融雪装置及工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及道岔融雪系统技术领域，尤其涉及一种基于16位微处理器的道岔融雪装置，包括微处理器模块、第四电平转换模块、第一电平转换模块、模拟量适配模块、交流采样模块、开关量输入模块、第二电平转换模块、温度传感器、温度适配模块、显示模块、第三电平转换模块、开关量输出模块、存储模块、第一数据收发模块、第二数据收发模块以及车站控制终端组成。本发明专利技术采用16位微处理器作为该系统控制处理核心，在数据处理上减小了计算误差，增加数据处理精度，简化了数据运算过程，从而降低了核心处理器的负担，使控制系统变得更加安全、稳定。

【技术实现步骤摘要】
基于16位微处理器的道岔融雪装置及工作方法
本专利技术涉及道岔融雪系统
，尤其涉及一种基于16位微处理器的道岔融雪装置及工作方法。
技术介绍
道岔作为铁路运输系统中的主要组成部分，在铁路正常运行的过程中，它的好坏直接影响着铁路运输安全。而在我国北方一些高海拔地区，冬季气温低，暴风雪天气下，容易在道岔上留存大量积雪，如果不及时进行处理，所覆盖的积雪将迅速结冰，使得道岔的尖轨部分不能与基本轨密贴，可能会发生危机人身及行车安全等重大安全事故。目前道岔融雪装置多采用PLC作为控制系统的核心处理单元，PLC具有快捷方便、成功率高等优势，但其成本较高；控制终端与融雪装置之间一般通过一路RS485进行数据交换，一旦网络出现故障可能影响整个系统的运行稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种基于16位微处理器的道岔融雪装置及工作方法，降低成本。本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种基于16位微处理器的道岔融雪装置，其特征在于：包括微处理器模块、第四电平转换模块、第一电平转换模块、模拟量适配模块、交流采样模块、开关量输入模块、第二电平转换模块、温度传感器、温度适配模块、显示模块、第三电平转换模块、开关量输出模块、存储模块、第一数据收发模块、第二数据收发模块以及车站控制终端组成；所述第一电平转换模块的输入端连接AC220V市电，第一电平转换模块输出端连接微处理器模块和显示模块的电源输入端，第一电平转换模块输出端连接模拟量适配模块的电源输入端；所述第四电平转换模块的输入端连接AC220V市电，输出端连接开关量输入模块与开关量输出模块的电源输入端；所述模拟量适配模块的输出端连接交流采样模块的输入端，所述交流采样模块的输出端连接微处理器模块的输入端；所述开关量输入模块的输出端连接第二电平转换模块的输入端，所述第二电平转换模块的输出端连接微处理器模块的开关量输入端；所述温度传感器的输出端连接温度适配模块的输入端；所述温度适配模块的输出端连接微处理器模块的信号采集输入端；所述微处理器的IO输出端连接显示模块的输入端；所述微处理器模块的开关量输出端连接第三电平转换模块的输入端；所述第三电平转换模块的输出端连接开关量模块的输入端；所述微处理器模块的SPI输出端连接数据存储模块的输入端；微处理器模块的CAN通讯输出端与第一数据收发模块的输入端双向连接，第一数据收发模块的输出端与车站控制终端的输入端双向连接；所述微处理器模块的RS485通讯输出端与第二数据收发模块的输入端双向连接，第二数据收发模块的输出端与车站控制终端的输入端双向连接。优选地，所述第一电平转换模块采用RT-85B开关电源,结合常规的硬件接口电路构成，将AC220V市电转换为DC+5V、DC±12V，DC±12V连接模拟量适配模块的输入端，DC+5V连接微处理器模块与显示模块的电源输入端；优选地，所述第二电平转换模块采用SN74LVC4245芯片，结合常规的硬件接口电路构成，将采集到的5V开关量信号转换为3.3V后输入至微处理器模块的I/O输入端。优选地，所述第四电平转换模块采用NES-100-24开关电源,结合常规的硬件接口电路构成，将AC220V市电转换为DC+24V，DC+24V连接开关量输入模块与开关量输出模块的电源输入端。优选地，所述模拟量适配模块由模拟量预处理电路组成，模拟量输入信号包括交流电压和交流电流两种基本信号，由常规的运放电路组成，通过适配电路将交流电压信号、交流电流信号调整至满足交流采样模块输入端所需的电压范围，送至交流采样模块的输入端。优选地，所述交流采样模块采用Max1324交流采样芯片，其数据输出端连接至微处理器模块的数据总线输入端。优选地，所述开关量输入模块由低通滤波电路、光隔离电路、二极管显示电路和逻辑转换电路组成，其第一级电路对24V开关量信号进行低通滤波后，通过第二级光隔离电路将信号由24V转换为5V并通过发光二极管显示，最后将电平信号连接至第二电平转换模块的输入端。优选地，所述开关量输出模块由一级逻辑转换电路、光隔离电路和二极管显示电路组成，将接收到的5V开关量信号经过两次逻辑转换，通过光隔离电路转换为24V信号，并且通过发光二极管显示出来，最后输送出去。优选地，所述温度适配模块由第一级恒压源电路，通过调节滑线变阻器得出4.096V电压，再经第二级桥式电压采样电路得出一个相对的电压数值，最后经过第三级电压放大电路传输到微处理器的输入端。一种基于16位微处理器的道岔融雪装置的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：1)通过模拟量适配模块、交流采样模块，实现控制柜三相电压、三相电流、频率信号的采样工作，所有采样信号进入微处理器模块后，经过软件计算可得到电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率及当前功率回路的各项数据；2)通过开关量输入模块和第二电平转换模块，完成对各个道岔融雪加热设备开关量信号的采集，进而可以检测到当前的运行状态以及其它的开关量信息；3)微处理器模块对采集到的开关量信号和计算得到的各项数据进行识别、判断和处理，将采集到的数据信息通过CAN总线及RS485总线传输到车站控制终端。本专利技术的有益效果是:1.本专利技术采用16位微处理器作为该系统控制处理核心，在数据处理上减小了计算误差，增加数据处理精度，简化了数据运算过程，从而降低了核心处理器的负担，使控制系统变得更加安全、稳定。2.该16位微处理器具有多种外设接口，如ADC，UART,SPI,CAN等。在唤醒延迟和功耗方面，几种省电模式提供了具有灵活性的最大优化方案。3.在通讯上选用了CAN总线与RS485网络冗余方式，每个道岔融雪装置都具有网络自检功能，当某一网络出现故障时，可自动切换网络，保证了车站与各个道岔融雪装置之间的通讯更为可靠稳定运行。4.微处理器电路板的设计上采用多层板设计，使电路板的布线更合理，电磁兼容性更好，抗干扰能力更强。5.微处理器将采集到的模拟量数据及开关量状态实时上传到车站控制终端。6.在故障分析上，微处理器将故障发生时刻前后10秒的重要模拟量数据及开关量状态数据自动存储，便于事故发生后现场工作人员能快速解决问题。附图说明附图1为本专利技术所涉及的系统硬件框图；附图2为本专利技术所涉及的开关量输入模块电路图；附图3为本专利技术所涉及的温度采集模块电路图；附图4为本专利技术所涉及的开关量输出电路图；附图5为本专利技术所涉及的CAN发送接收电路图；附图6为本专利技术所涉及的RS485发送接收电路图；附图7为本专利技术所涉及的道岔融雪装置的软件流程图。具体实施方式下面结合附图及较佳实施例详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，如图1所示，一种基于16位微处理器的道岔融雪装置包括：微处理器模块、第四电平转换模块、第一电平转换模块、模拟量适配模块、交流采样模块、开关量输入模块、第二电平转换模块、温度传感器、温度适配模块、显示模块、第三电平转换模块、开关量输出模块、存储模块、第一数据收发模块、第二数据收发模块以及车站控制终端组成。所说的第一电平转换模块的输入端连接AC220V市电，第一个输出端连接微处理器模块和显示模块的电源输入端，第二个输出端连接模拟量适配模块的电源输入端；所说的第四电平转换模块的输入端连接AC220V市电，输出端连接开关量输入模块与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于16位微处理器的道岔融雪装置，其特征在于：包括微处理器模块、第四电平转换模块、第一电平转换模块、模拟量适配模块、交流采样模块、开关量输入模块、第二电平转换模块、温度传感器、温度适配模块、显示模块、第三电平转换模块、开关量输出模块、存储模块、第一数据收发模块、第二数据收发模块以及车站控制终端组成；所述第一电平转换模块的输入端连接AC220V市电，第一电平转换模块输出端连接微处理器模块和显示模块的电源输入端，第一电平转换模块输出端连接模拟量适配模块的电源输入端；所述第四电平转换模块的输入端连接AC220V市电，输出端连接开关量输入模块与开关量输出模块的电源输入端；所述模拟量适配模块的输出端连接交流采样模块的输入端，所述交流采样模块的输出端连接微处理器模块的输入端；所述开关量输入模块的输出端连接第二电平转换模块的输入端，所述第二电平转换模块的输出端连接微处理器模块的开关量输入端；所述温度传感器的输出端连接温度适配模块的输入端；所述温度适配模块的输出端连接微处理器模块的信号采集输入端；所述微处理器的IO输出端连接显示模块的输入端；所述微处理器模块的开关量输出端连接第三电平转换模块的输入端；所述第三电平转换模块的输出端连接开关量模块的输入端；所述微处理器模块的SPI输出端连接数据存储模块的输入端；微处理器模块的CAN通讯输出端与第一数据收发模块的输入端双向连接，第一数据收发模块的输出端与车站控制终端的输入端双向连接；所述微处理器模块的RS485通讯输出端与第二数据收发模块的输入端双向连接，第二数据收发模块的输出端与车站控制终端的输入端双向连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于16位微处理器的道岔融雪装置，其特征在于：包括微处理器模块、第四电平转换模块、第一电平转换模块、模拟量适配模块、交流采样模块、开关量输入模块、第二电平转换模块、温度传感器、温度适配模块、显示模块、第三电平转换模块、开关量输出模块、存储模块、第一数据收发模块、第二数据收发模块以及车站控制终端组成；所述第一电平转换模块的输入端连接AC220V市电，第一电平转换模块输出端连接微处理器模块和显示模块的电源输入端，第一电平转换模块输出端连接模拟量适配模块的电源输入端；所述第四电平转换模块的输入端连接AC220V市电，输出端连接开关量输入模块与开关量输出模块的电源输入端；所述模拟量适配模块的输出端连接交流采样模块的输入端，所述交流采样模块的输出端连接微处理器模块的输入端；所述开关量输入模块的输出端连接第二电平转换模块的输入端，所述第二电平转换模块的输出端连接微处理器模块的开关量输入端；所述温度传感器的输出端连接温度适配模块的输入端；所述温度适配模块的输出端连接微处理器模块的信号采集输入端；所述微处理器的IO输出端连接显示模块的输入端；所述微处理器模块的开关量输出端连接第三电平转换模块的输入端；所述第三电平转换模块的输出端连接开关量模块的输入端；所述微处理器模块的SPI输出端连接数据存储模块的输入端；微处理器模块的CAN通讯输出端与第一数据收发模块的输入端双向连接，第一数据收发模块的输出端与车站控制终端的输入端双向连接；所述微处理器模块的RS485通讯输出端与第二数据收发模块的输入端双向连接，第二数据收发模块的输出端与车站控制终端的输入端双向连接。2.根据权利要求1所述的基于16位微处理器的道岔融雪装置，其特征在于：所述第一电平转换模块采用RT-85B开关电源,结合常规的硬件接口电路构成，将AC220V市电转换为DC+5V、DC±12V，DC±12V连接模拟量适配模块的输入端，DC+5V连接微处理器模块与显示模块的电源输入端；3.根据权利要求1所述的基于16位微处理器的道岔融雪装置，其特征在于：所述第二电平转换模块采用SN74LVC4245芯片，结合常规的硬件接口电路构成，将采集到的5V开关量信号转换为3.3V后输入至微处理器模块的I/O输入端。4.根据权利要求1所述的基于16位微处理器的道岔融雪装置，其特征在于：所述第四电平转换模块采用NES-10...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐庆坤，杜志强，
申请(专利权)人：天津中德应用技术大学，
类型：发明
国别省市：天津,12