1 导言
跟着社会经济生活对铁路运输的需求和科学技术的不断发展，铁路运输的才干日益进步，对铁路运输安全的要求也就更高。但是，随同全路五次提速的施行，道口的安全隐患也越来越杰出，现已成为铁路运输安全和铁路运输才干的瓶颈。道口监测报警设备在下降道口事端率，防护道口安全方面有着十分活跃的含义。但从现在的研究成果和实践使用来看，大多选用轨道电路式、机械式，少部分选用多普勒雷达式和声接纳式。功能上各有优缺点，在本钱和体积上也不尽相同。
本文选用磁阻传感器，依据磁场效应，规划了一种火车道报警信息收集设备，并给出其软硬件的规划办法。
2 体系作业原理
通电导体在磁场中电阻值发生改变的现象称为磁致电阻效应。关于铁、钴、镍及其合金，如果把这类金属做成薄膜带状导线，当有电流通过期，其阻值发生改变，改变值的巨细因表里两磁场组成磁化方向与电流流向的相对联系而异，趋于同向则增大；反之减小［1］。如图1中所示，将四个坡莫合金（permalloy）组成一个惠斯通电桥（wheatstone bridge），则电阻阻值的改变将外加磁感应强度转化成差分电压输出［2］。
大型铁磁物体，如火车，可当作多个南北极磁铁组成的模型。当火车通过期，则会引起地磁场的扰动，其归纳影响是对地磁场磁力线形成歪曲和畸变。传感器处于该改变的磁场中时，由磁阻效应可知，传感器的差分输出端将会有改变的电压发生，而这便是本体系用来检测火车的理论依据。
图1 磁阻传感器原理图
3 体系硬件规划
火车道报警信息收集体系硬件部分首要由数据收集模块和数据处理模块组成。其间数据收集模块担任磁场信号的收集作业，其首要的中心为磁阻传感器。当列车挨近磁阻传感器时，传感器将收集到的磁场改变信号，通过信号扩大和a/d转化环节，转化成离散的数字信号，传送至微操控器（单片机）。数据处理模块首要部件是单片机。单片机担任对各个芯片的时序操控，一起为了进步体系的抗搅扰才干，还需对收集到的数据进行滤波处理，然后才干发送至串口端，由通讯设备进行读取。本体系的硬件规划框图如图2所示。
图2 体系硬件规划框图
3.1 数据收集模块
本体系中，磁阻传感器选用的是honeywell公司出产的hmc1051z单轴磁阻传感器。hmc1051z具有很宽的视点规模，在±45°内具有《0.07°的分辨率，灵敏度为1.0mv/v/高斯，在5伏电源供电时有120mv的满量程输出。内部无移动部件，固有阻抗小，抗电磁噪声和搅扰才干强，且内置置位/复位带，可减小温度漂移、非线性差错以及在高磁场环境中对输出信号形成的影响。而片内偏置电路则可消除磁场失真的影响［3］。
lm358运放合作2个4.99kω、2个1.00mω的电阻以及一个150pf的电容可构成带有低通滤波器的扩大电路，其增益为200，带宽约1khz，完结对传感器输出信号的扩大和硬件滤波。
a/d转化器选用分辨率为8位的adc0804模数转化器对扩大后的信号进行模数转化。
3.2 数据处理模块
atmel公司的at89c51单片机与mcs-51的指令体系和引脚是兼容的，且自带4kb的e2rom。但为了将来的晋级和功用扩展需求，这儿对at89c51的存储器进行了扩展。程序存储器at28c64和数据存储器hm6264lp-70均为8kb的容量，用p0.0～p0.7和p2.0～p2.4供给13位地址，74ls373对其低8位地址进行锁存。使用p2.5和p2.6对这两存储器进行线选。
因为需将信号发送至db-9串口连接器，这儿选用max232进行ttl和rs-232电平间的转化。将max232的t1in引脚接at89c51的串行发送引脚txd，r1out接at89c51的串行接纳引脚rxd；与之对应的r1in、t1out接9针串口连接器（db-9）相应的rxd（2号针脚）和txd（3号针脚）。
4 体系软件规划
本体系的软件规划部分首要为a/d转化子程序以及数据处理子程序的规划，并选用keil μvision2开发工具进行开发。
4.1 a/d转化子程序
a/d转化子程序流程图如图3所示。首先令（本次规划端已接地）为低电平，发动adc0804，查询中止0后，在上升沿后100μs模数转化完结，并将成果存入数据锁存器，在为低电平时将数据信号送至p1口。
图3 a/d转化子程序流程图
4.2 数据处理子程序
本体系的数据处理子程序是对收集后的数据进行抗搅扰处理，以进步体系的安稳性和可靠性。流程图如图4所示。
图4 数据处理子程序流程图
数据处理子程序选用安稳阈值结合动态基值的算法来完结体系的抗搅扰才干，即最近一次的收集数据与基值相减，并对相减后的值进行判别，大于阈值则记载，当记载到必定次数时，此刻可确定火车现已来到；基值的巨细可依据周围磁场的改变来完结实时更新。按照此算法编写的程序一方面能到达体系自适应的意图，另一方面也可自在设定（阈值巨细和基值采样次数）抗搅扰的处理等级，便利不同品种的需求。
5 结束语
别离以磁铁和收音机作为方针方针，在远离和挨近本体系的动作条件下，调查并记载磁阻传感器差分输出端的电压有效值以及lm358运放扩大200倍后的电压值。两组试验别离进行十次，且每次方针方针从远离到挨近本体系时切入的视点和方位各不相同。试验成果如表1和表2所示。
由试验成果剖析，物体的磁场强度和物体相关于传感器方位的不同都会形成测量值较大的改变，且对磁场强度大的物体，改变较为显着，可使用该特性判别火车的到来。
6 结束语
本文从工程使用的视点动身，论述了根据磁阻效应的火车道报警信息收集体系的开发进程。该体系具有低功耗、本钱低以及功能安稳等长处，体系可与gprs等无线设备相连，组成远距报警体系，因而具有必定实用价值。
