專利名稱：車載檢測控制計算機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種安裝在礦井軌道運輸機車上并對其進行控制的專用計算機——車載檢測控制計算機。
隨著我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對煤炭的需求量愈來愈大，處于煤炭生產(chǎn)一線的礦井，通常都是使用軌道機車來運送煤炭。目前，礦井運輸事故約占煤炭生產(chǎn)中事故總數(shù)的40％。因此，將現(xiàn)代計算機技術(shù)用來對礦井軌道運輸機車進行控制，提高安全性及運輸效率，就變得十分迫切了。然而，由于軌道運輸機車是一個運動中的物體，被控機車上的車載檢測控制計算機與上位機——站臺控制計算機之間必須采用無線通訊方式進行聯(lián)絡(luò)，而發(fā)射機產(chǎn)生的發(fā)射電磁場對計算機的工作產(chǎn)生較大的干擾，并且礦井是一個相對封閉的系統(tǒng)，礦井中的高壓電纜也會產(chǎn)生電磁輻射干擾計算機的工作。另外，架線電機車上受電弓強大的電火花干擾；40千瓦直流電機運轉(zhuǎn)時與炭刷間產(chǎn)生的電火花干擾及機車換向、調(diào)速切換時產(chǎn)生的電磁輻射干擾，使得一般的計算機無法適應(yīng)電機車上的工作環(huán)境。
本實用新型的目的是提供一種具有較強的抗電磁輻射干擾，較高可靠性，能夠測算機車所在位置，并按預定要求對機車進行控制，能夠與上一級計算機進行無線通訊聯(lián)絡(luò)、執(zhí)行上一級計算機對機車進行遙測、遙控、遙訊(通話)及調(diào)度的專用計算機。
本實用新型提出的車載檢測控制計算機，由機殼及裝在機殼內(nèi)的微處理器系統(tǒng)，接口電路、標志信號接收電路、信號轉(zhuǎn)換電路及無線電信號收發(fā)電路幾部分組成(如


圖1所示)，接口電路由標志信號解碼器，F(xiàn)SK調(diào)制解調(diào)器、定時器、語音合成器、語言通道、語言通道開關(guān)、機車動力電源控制器，紅綠交通指揮燈驅(qū)動電路、報警器驅(qū)動電路及鍵盤和LED顯示接口組成，F(xiàn)SK調(diào)制解調(diào)器的一端與信號轉(zhuǎn)換電路中的光電轉(zhuǎn)換器連接，另一端與微處理器系統(tǒng)連接，標志信號解碼器的一端與標志信號接收電路相連接，另一端與微處理器系統(tǒng)連接，語言通道分別與語言通道電子開關(guān)、話筒和喇叭以及信號轉(zhuǎn)換電路中的光電轉(zhuǎn)換器B連接。信號轉(zhuǎn)換電路由光電轉(zhuǎn)換器A、光通道、光電轉(zhuǎn)換器B組成，光電轉(zhuǎn)換器A的一端與無線信號收發(fā)電路中的對講機連接，另一端經(jīng)光通道與光電轉(zhuǎn)換器B連接，光電轉(zhuǎn)換器B的一端與微處理器系統(tǒng)、接口電路中的語言通道及FSK調(diào)制解調(diào)器連接。微處理系統(tǒng)器由8031單片機、鎖存器、存有對機車對進行巡檢、調(diào)度和控制的程序及本機自檢程序的內(nèi)存ROM、帶有RAM的I／O擴展器及程序跑飛自恢復電路構(gòu)成，8031單片機的P1.1口直接與光電轉(zhuǎn)換器B中的模似開關(guān)7及12相連，再經(jīng)一反相器16與模似開關(guān)4及21相連。標志信號接收電路由紅外線接收專用集成電路47、單片調(diào)頻接收電路55、感應(yīng)天線及光電二極管組成，兩片集成電路47及55都與構(gòu)成標志信號解碼器的解調(diào)器48－52相連接。無線電信號收發(fā)電路由一對講機及天線構(gòu)成，該對講機與光電轉(zhuǎn)換器A連接，該對講機與光電轉(zhuǎn)換器A連接(如圖2所示)。
車載檢測控制計算機的工作原理是車載檢測控制計算機上電初始化后，對講機的接收電源被打開。一方面，8031計算機處于接收狀態(tài)，當收到上位機通過無線電發(fā)給它的信號后，即進入接收報文，并檢查報文是否正確，如果報文有錯又轉(zhuǎn)入接收下一個報文，收到正確的報文后，即分析所收到的報文并執(zhí)行相應(yīng)的命令(如遙測、遙控等)，然后將執(zhí)行命令后的車載機狀態(tài)及機車所在位置編成回文，發(fā)給上位機；另一方面，車載機的無線電及紅外線接收系統(tǒng)也處在工作狀態(tài)，當機車經(jīng)過界線標志器時，機車上的傳感器就收到該處的界線標志信號，并送到車載檢測控制計算機中處理，當機車通過井口界線或車場界線標志器時，則切斷機車電源、聲報警，LED顯示器工作，同時用語音合成技術(shù)引導司機“填寫”行車申請表(行車申請表的內(nèi)容包括當前機車所在的區(qū)間號，機車本次運行的目的地區(qū)間號、車速、機車所拉的車箱性質(zhì)及數(shù)量)，當司機“填完”行車申請表后，車載機則進入等待上位機的巡檢和調(diào)度，只有當車載機收到上位機發(fā)來的允許通行的命令后，才給機車加上動力電源，機車才能進入運行區(qū)間。當機車通過區(qū)間界線標志器時，車載檢測控制計算機則測算并在行車申請表中“填寫”機車要占用的新區(qū)間號，然后查主機是否允許占用新的區(qū)間。如果主機允許機車占用新的區(qū)間，則機車繼續(xù)得電在新的區(qū)間運行。如果主機不允許機車占用新的區(qū)間，車載機就切斷機車的動力電源，并利用語音合成技術(shù)告知司機停車。
車載檢測控制計算機由于在內(nèi)部電路中設(shè)計了光電轉(zhuǎn)換電路，使用紅外光通訊有效地解決了發(fā)射機發(fā)射電磁場，機車上直流電機的電火花干擾以及機車行駛狀態(tài)變化時產(chǎn)生的電磁輻射干擾問題，從而使該機具備了較好的抗干擾性及較高的可靠性，能夠在坑井中架線電機車上穩(wěn)定工作，計算機中的標志信號接收電路可以接收到坑井中界線標志器送出的界線標志信號，從而測算出機車所在位置，對機車進行控制，該機與上一級計算機之間采用感應(yīng)無線通訊，從而執(zhí)行上一級計算機對機車的控制和調(diào)度命令。
圖1為本實用新型的方框原理圖。圖2為本實用新型的實施例的電路原理圖。
本實用新型的一個實施例，電路原理如圖2所示電路包括對講機1、光通道2、反相器3、模擬開關(guān)4(CD4066)、反相器5(LM324)、模擬開關(guān)6、7(CD4066)、反相器8(LM324)、模擬開關(guān)9(CD4066)、反相器10、模擬開關(guān)11(CD4066)，放大器12(LM386)，放大器13(LM386)、解調(diào)器14(Rx－2211)，模擬開關(guān)15(CD4066)、反相器16、17、18，調(diào)制器19(xR－2206)、模擬開關(guān)20(CD4066)、模擬開關(guān)21(CD4066)、放大器22(三極管9014)、模擬開關(guān)23(CD4066)、放大器24(LM386)、鎖存器25(74LS377)、微處理器26(INTEL－8031)、帶RAM及定時器的I／O27(8155)、ROM28(2732)與非門電路29(74LS00)或非門電路30(74LS72)與非門電路31(74LS00)、光電耦合器32(T1L113)、高壓電流放大器33(2SD1403)、直流接觸器34(CJO－400)，振蕩器分頻器35(CD4060)紅色交通信號燈驅(qū)動器36(2SD1403)，綠色交通信號燈驅(qū)動器37(2SD1403)、報警器驅(qū)動電路38(2SD1403)、總線39，與非門40(7406)，鍵盤41，驅(qū)動器42(74LS244)，LED顯示器43。鎖存器44(74LS377)，單片永久記憶型語言集成電路45(D－16)，揚聲器46，紅外線接收專用集成電路47(CXA20106)，解調(diào)器48、49、50、51、52(LM567)，與非門電路53(74LS30)，與非門電路54(74LS00)，單片調(diào)頻接收電路55(TDA7010T)，所有的反相器都可用硅三極管9014組成，為了更好的表明光通道結(jié)構(gòu)，畫出了光通道的剖面圖，光通道2由7個互相獨立的光路組成。
放大器5、8、22、模擬開關(guān)6、9、11，紅外線發(fā)射及接收管D7，D8、D9，D10，D11，D12組成光電轉(zhuǎn)換器A。紅外線發(fā)射及接收管D1，D2，D3，D4，D5，D6，反相器3，10，16，17，18，模擬開關(guān)4，7，12、20、21組成光電轉(zhuǎn)換器B。調(diào)制器19、解調(diào)器14及模擬開關(guān)組成FSK調(diào)制解調(diào)器?；蚍情T電路30和與非門電路31組成程序跑飛自恢復電路。振蕩器分頻器35和電路27(8155)中的計數(shù)器構(gòu)成定時器。微處理器26(8031)，RAM與I／O電路27(8155)、ROM28(2732)組成微型計算機系統(tǒng)。模擬開關(guān)23、放大器24及帶電源開關(guān)的放大器13組成帶電子開關(guān)的語言通道。光電耦合器32，高壓電流放大器33和直流接觸器34組成機車動力電源控制器，鎖存器44、單片永久記憶型語言集成電路45和揚聲器46組成語音合成器。與非門40、鍵盤41，驅(qū)動器42及顯示器43組成鍵盤顯示部分。
本計算機的各項功能是通過軟件的執(zhí)行實現(xiàn)的，下面結(jié)合實施例對這些功能作一說明查故障時自檢RAM、ROM是否現(xiàn)故障，并查對講機1的收發(fā)電源是否能被正確控制，使P1.1＝1，則模擬開關(guān)合上，＋12V電源經(jīng)模擬開關(guān)7，被電阻限流后加到紅外線發(fā)射管上，紅外線經(jīng)光路(4)傳到另一端的紅外線接收管上，經(jīng)反相器8后成高電平將模擬開關(guān)9接通，則＋12V電源加到對講機1的接收機上，另一方面此發(fā)射機電源又經(jīng)限流電阻加到光路(3)的紅外線反射管上，該發(fā)射管發(fā)出的光經(jīng)光路(3)傳到另一端的紅外接收管上，此信號經(jīng)反相器10后成高電平加到P1.7上，所以使P1.1＝1，然后從P1.7的輸入狀態(tài)可以查出對講機1的接收機是否已加上電源，同理，使P1.1＝0，然后從P1.6的輸入狀態(tài)可以查出對講機1的發(fā)射機是否已加上電源，車載機檢查后根據(jù)結(jié)果編寫報文發(fā)給上位機。若查出對講機有故障則報警。
車載機要向上位機匯報執(zhí)行結(jié)果時，電路的工作過程是P1.1＝0，模擬開關(guān)4打開，＋12V電源加到紅外發(fā)射管D2上，該光信號經(jīng)光路(5)傳到另一端的紅外線接收管上，經(jīng)反相器5反相后成高電平，模擬開關(guān)6被打開，＋12V電源加到對講機的發(fā)射機上，發(fā)射機工作。P1.1＝0經(jīng)反相器16后成高電平接通模擬開關(guān)21，與此同時P1.0＝1經(jīng)反相17、18后仍然為高電平，模擬開關(guān)20被打開。。這樣，8031計算機發(fā)出信號，經(jīng)模擬開關(guān)20和21到達紅外線發(fā)射管D6并轉(zhuǎn)換成光信號經(jīng)光路(1)到達另一端的紅外線接收管D7，由D7再轉(zhuǎn)換成電信號并經(jīng)放大器22放大后，送到對講機1的發(fā)射機發(fā)射出去。
權(quán)利要求1.車載檢測控制計算機，由機殼及裝在機殼內(nèi)的微處理器系統(tǒng)，接口電路、標志信號接收電路、信號轉(zhuǎn)換電路及無線電信號收發(fā)電路幾部分組成，其特征在于接口電路由標志信號解碼器，F(xiàn)SK調(diào)制解調(diào)器、定時器、語音合成器、語言通道、語言通道開關(guān)、機車動力電源控制器，紅綠交通指揮燈驅(qū)動電路、報警器驅(qū)動電路及鍵盤和LED顯示接口組成，F(xiàn)SK調(diào)制解調(diào)器的一端與信號轉(zhuǎn)換電路中的光電轉(zhuǎn)換器連接，另一端與微處理器系統(tǒng)連接，標志信號解碼器的一端與標志信號接收電路相連接，另一端與微處理器系統(tǒng)連接，語言通道分別與語言通道電子開關(guān)、話筒和喇叭以及信號電路中的光電轉(zhuǎn)換器B連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述計算機，其特征在于信號轉(zhuǎn)換電路由光電轉(zhuǎn)換器A、光通道、光電轉(zhuǎn)換器B組成，光電轉(zhuǎn)換器A的一端與無線信號收發(fā)電路中的對講機連接，另一端經(jīng)光通道與光電轉(zhuǎn)換器B連接，光電轉(zhuǎn)換器B的一端與微處理器系統(tǒng)、接口電路中的語言通道及FSK調(diào)制解調(diào)器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機，其特征在于微處理器系統(tǒng)由8031單片機、鎖存器、存有對機車進行巡檢、調(diào)度和控制的程序及本機自檢程序的內(nèi)存ROM、帶有RAM的I／O擴展器及程序跑飛自恢復電路構(gòu)成，8031單片機的P1.1口直接與光電轉(zhuǎn)換器B中的模似開關(guān)7及12相連，再經(jīng)一反相器16與模似開關(guān)4及21相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機，其特征在于標志信號接收電路由紅外線接收專用集成電路47、單片調(diào)頻接收電路55、感應(yīng)天線及光電二極管組成，兩片集成電路47及55都與構(gòu)成標志信號解碼器的解調(diào)器48－52相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機，其特征在于無線電信號收發(fā)電路由一對講機及天線構(gòu)成，該對講機與光電轉(zhuǎn)換器A連接。
專利摘要車載檢測控制計算機是一種裝在礦井軌道機車上并對其進行控制的專用計算機，該機接口電路中的標志信號解碼器可以將由標志信號接收電路接收來的坑井中界線標志信號解碼后送微處理器處理，從而測算出機車所在位置，對機車進行控制，該機與上一級計算機之間采用感應(yīng)無線通訊，接口電路中的FSK調(diào)制解調(diào)器將從信號轉(zhuǎn)換電路送來的上級計算機訊號送微處理器，從而實現(xiàn)上一級計算機對機車的調(diào)度，該機內(nèi)部采用了光電轉(zhuǎn)換電路，排除了電磁輻射對計算機的干擾。
文檔編號B61L27/00GK2146740SQ9320432
公開日1993年11月17日 申請日期1993年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月23日
發(fā)明者劉宜鳳, 李建國, 胡飛, 李菊華, 何雄輝, 唐宇輝 申請人:云南省設(shè)計院, 昆明微機自控研究所