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地铁列车乘客紧急报警系统设计

来源:    作者:     发布时间:2015-04-16 08:41:20     点击数:

摘要:在地铁列车乘客紧急报警系统的设计过程中,采用AT89C52实现主控制逻辑,报警主机和分机之间的通信使用基于MT8888的DTMF通信,并使用EPM1270实现CRC8算法,提高了通信的安全性和可靠性。该系统具有存储功能,利用自行设计的键盘可实现格式化存储器。
关键词:MT8888;DTMF通信;CRC8算法;EPM1270;格式化存储器

引言
随着城市轨道交通的快速发展,乘客对列车的舒适度和安全性提出越来越高的要求。对于上海地铁1、2号线旧型直流驱动列车,当列车车厢内发生紧急情况(如火灾等)时,列车司机在封闭的驾驶室中无法得知灾难情况,而且乘客也没有任何通信手段可以将车厢内的灾情告知司机。基于这种防灾需求,地铁运营单位要求改造列车,加装地铁列车乘客紧急报警系统。

1 系统结构
地铁列车一般为6节编组(A1-B1-C1-B2-C2-A2),每节车厢长24.5 m,司机驾驶室设在A色环电感1和A2,乘客车厢为全部6节车厢。本系统在两端司机驾驶室各设1台报警主机,每节车厢安装2个报警分机(车门上方)。当乘客按下车厢内的报警按钮后,按钮上的指示灯会点亮,并伴有报警声音提示。报警分机在监测到按钮动作后,会将该信息电感器厂家通过列车线发送到驾驶室的报警主机。主机接收并处理信息后,点亮主机面板上对应位置的LED指示灯,并利用声音提示。此时,司机需要人工确认报警灯对应按钮,主机监测到确认动作后关闭报警灯和报警声音,并将该信息发送回对应的报警分机。分机接收并处理信息后,关闭报警灯和报警声音。

2 系统硬件设计
报警主机的硬件设计按照模块化原则,可分为如下几个功能模块:主逻辑控制模块、基于MT8888的DTMF通信模块、LED数码管控制模块、LED灯控制模块、蜂鸣器控制模块、键盘扫描模块、时钟控制模块、存储控制模块、数据存储模块等。系统硬件结构框图如图1所示。

d.JPG


报警分机相对简单,提供了乘客报警的人机界面。报警主机和分机之间使用基于MT8888芯片的DTMF通信技术,并附加软件CRC8校验机制,确保通信的高可靠性和安全性。

3 系统软件设计
报警主机和分机均使用Atmel公司的AT89C52作为主逻辑控制单元,与MCS-51产品指令和引脚完全兼容。分机的设计和实现相对简单,主机用到了单片机提供的大部分资源,包括定时器中断、外部中断和串行中断,各个功能模块依靠各自中断入口和优先级依次运行。定时器和
中断资源分配如表1所列。

d.JPG


对于中断优先级的考虑:
①与人机接口有关的中断,其优先级为高;
②为了保证串行通信的质量,其优先级共模电感器为高;
③外部中断采用较低级的中断,其优先级为低(外部中断0,每秒2次;外部中断1,每秒1次)。
3.1 基于MT8888的DTMF通信
由于涉及已运营线路的列车改造,系统的稳定性和安全性是至关重要的,所以该系统在设计时报警主机和分机之间采用了基于MT8888的DTMF通信,并在列车上使用低烟、无卤的线缆构架系统的通信网络,做到与列车原有广播系统的语音信号相互独立,互不干扰。网络拓扑结构是总线型结构,最远分机和主机的距离长达150 m。
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DTMF通信每次收发只能处理4位数据,但是对于实际通信数据,就需要设置较大的缓冲区,循环发送多字节数据。下面详细描述主机和分机的通信协议。
3.2 基于CRC8的安全通信协议
根据系统的功能,报警主机和分机的消息类型包括:系统上电自检、分机报警、主机报警回复。系统上电自检是指在系统全部上电后,列车车厢内的分机会自动向主机发送健康信息,主机收到该信息后会在界面上点亮对应分机的指示灯;分机报警是指乘客按下报警按钮后,分机向主机发送的报警信息;主机报警回复是指司机确认共模电感报警后,主机向分机发送的报警确认信息。为了保证通信的安全性,采用CRC8标准进行数据校验,多项式为1

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