基于单片机的铁路四显示自动闭塞仿真实验箱的制作方法

本实用新型涉及一种仿真实验设备，特别是一种基于单片机的铁路四显示自动闭塞仿真实验箱。

背景技术：

现有的铁路信号四显示自动闭塞的工作原理是：将站间的区间划分为若干个闭塞分区，在闭塞分区入口处设置通过信号机，四显示通过信号机有自上至下有三个灯位：绿灯、红灯、黄灯，共有红灯、黄灯、绿黄灯、绿灯四种显示，能预告列车运行前方三个闭塞分区以上的状态，使列车按规定速度在绿灯下运行，越过绿黄灯后高速列车必须减速，抵达黄灯显示的通过信号机时不大于规定的允许速度，至次架显示红灯的通过信号机前停车。通过信号机在列车的作用下自动变换通过信号机显示，司机凭信号行车，闭塞分区列车运行的状态轨道电路检测，通过轨道电路将列车运行和通过信号机的显示进行联系，根据列车运行自动变换通过信号机的显示，自动完成闭塞作用。

由于铁路四显示自动闭塞需要将站间区间划分为若干个闭塞分区，在实际的教学过程中，至少要有4个以上的闭塞分区才能完整地演示四显示的自动闭塞，由于没有足够长的站间区间线路，设置的信号机数量有限，闭塞分区信号机距离较远，无法集中演示自动闭塞的工作原理，达不到预期的教学效果。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种可以集中演示自动闭塞工作原理的基于单片机的铁路四显示自动闭塞仿真实验箱，以丰富区间信号自动控制课程的教学内容，提高学生的学习兴趣。

解决上述技术问题的技术方案是：一种基于单片机的铁路四显示自动闭塞仿真实验箱，包括箱体、面板，箱体内设置有电源模块、单片机控制模块、闭塞分区光带控制电路、信号机点灯电路，所述的面板上分别设置有闭塞分区状态开关、闭塞分区光带、信号机信号灯；其中：

所述的电源模块用于为单片机控制模块提供电源；

所述的闭塞分区状态开关用于输入模拟轨道电路的占用或空闲状态；

所述的单片机控制模块作为主控核心，用于接收闭塞分区状态开关输入的占用或空闲状态信息，并根据该状态信息分别控制闭塞分区光带控制电路、信号机点灯电路输出相应的控制信号；

所述的闭塞分区光带控制电路用于根据单片机控制模块的控制命令，输出相应的控制信号控制闭塞分区光带显示当前模拟轨道电路的占用或空闲状态；

所述的信号机点灯电路用于根据单片机控制模块的控制命令，输出相应的控制信号控制信号机信号灯显示位于闭塞分区入口处的信号灯光；

所述的电源模块、闭塞分区状态开关的输出端分别与单片机控制模块的输入端连接，单片机控制模块的输出端分别与闭塞分区光带控制电路、信号机点灯电路的输入端连接，闭塞分区光带控制电路、信号机点灯电路的输出端分别与闭塞分区光带、信号机信号灯连接。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的单片机控制模块包括STC12C5A60S2单片机。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的闭塞分区光带控制电路包括固态继电器，固态继电器的输入端与单片机控制电路的输入端连接，固态继电器的输出端与闭塞分区光带连接。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的闭塞分区光带包括红光带、绿光带。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的信号机点灯包括LED灯，该LED灯包括绿灯、红灯、黄灯。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的信号机点灯电路包括绿灯点灯固态继电器、红灯点灯固态继电器、黄灯点灯固态继电器，绿灯点灯固态继电器、红灯点灯固态继电器、黄灯点灯固态继电器的输入端分别与单片机控制模块的输出端连接，绿灯点灯固态继电器的输出端与绿灯连接，红灯点灯固态继电器的输出端与红灯连接，黄绿灯点灯固态继电器的输出端与黄灯连接。

由于采用上述结构，本实用新型之基于单片机的铁路四显示自动闭塞仿真实验箱与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.可以集中演示自动闭塞工作原理，提高教学效率：

由于本实用新型的实验箱包括箱体、面板，箱体内设置有电源模块、单片机控制模块、闭塞分区光带控制电路、信号机点灯电路，所述的面板上分别设置有闭塞分区状态开关、闭塞分区光带、信号机信号灯；通过拨动闭塞分区状态开关输入模拟轨道电路的占用或空闲状态，单片机控制模块接收到闭塞分区状态开关输入的占用或空闲状态信息，分别控制闭塞分区光带控制电路、信号机点灯电路输出相应的控制信号，从而控制闭塞分区光带显示当前模拟轨道电路的占用或空闲状态，控制信号机信号灯显示闭塞分区入口处的信号灯光。因此，本实用新型利用单片机控制模块作为四显示自动闭塞仿真实验箱的主控核心，通过在实验箱面板上设置的闭塞分区光带和信号机信号灯的显示，可直观地集中演示四显示自动闭塞的工作原理，提高理论和实践教学效率。

2.可丰富区间信号自动控制课程的教学内容，提高学生的学习兴趣：

由于本实用新型可直观地集中演示四显示自动闭塞的工作原理，大大丰富区间信号自动控制课程的教学内容，提高了学生的学习兴趣。

3.体积小、稳定可靠、实用性强：

本实用新型贴近实际的四显示自动闭塞系统，且实验箱体积小、稳定可靠、实用性强，易于推广使用，特别是适用于铁路四显示自动闭塞内容的演示和实验教学以及铁路区间自动信号自动控制和列车运行自动控制系统等课程的相关实验实训课程的开发。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之基于单片机的铁路四显示自动闭塞仿真实验箱的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：实施例一所述本实用新型之基于单片机的铁路四显示自动闭塞仿真实验箱的结构框图；

图2：实施例一所述本实用新型之基于单片机的铁路四显示自动闭塞仿真实验箱的面板示意图，

图3：实施例一所述的单片机控制模块的电路图，

图4：实施例一所述的闭塞分区光带控制电路的电路图，

图5：实施例一所述的信号机点灯电路的电路图。

具体实施方式

实施例一

一种基于单片机的铁路四显示自动闭塞仿真实验箱，包括箱体、面板，箱体内设置有电源模块、单片机控制模块、闭塞分区光带控制电路、信号机点灯电路，所述的面板上分别设置有闭塞分区状态开关1、闭塞分区光带2、信号机信号灯3（参见图2所示）；其中：

所述的电源模块用于为单片机控制模块提供电源；

所述的闭塞分区状态开关用于输入模拟轨道电路的占用或空闲状态；

所述的单片机控制模块作为主控核心，用于接收闭塞分区状态开关输入的占用或空闲状态信息，并根据该状态信息分别控制闭塞分区光带控制电路、信号机点灯电路输出相应的控制信号；

所述的闭塞分区光带控制电路用于根据单片机控制模块的控制命令，输出相应的控制信号控制闭塞分区光带显示当前模拟轨道电路的占用或空闲状态；

所述的信号机点灯电路用于根据单片机控制模块的控制命令，输出相应的控制信号控制信号机信号灯显示位于闭塞分区入口处的信号灯光；

所述的电源模块、闭塞分区状态开关的输出端分别与单片机控制模块的输入端连接，单片机控制模块的输出端分别与闭塞分区光带控制电路、信号机点灯电路的输入端连接，闭塞分区光带控制电路、信号机点灯电路的输出端分别与闭塞分区光带、信号机信号灯连接（参见图1所示）。

所述的单片机控制模块包括STC12C5A60S2单片机，该单片机控制模块包括STC12C5A60S2单片机，该单片机控制模块的电路图参见图3所示，图3中的K为闭塞分区状态开关，IO口为STC12C5A60S2单片机的输入或输出端口。

所述的闭塞分区光带控制电路包括固态继电器，固态继电器的输入端与单片机控制电路的输入端连接，固态继电器的输出端与闭塞分区光带连接，该闭塞分区光带控制电路的电路图参见图4所示，图4中的SSR为固态继电器，JZ、JF分别为电源端。

所述的闭塞分区光带包括红光带、绿光带。

所述的信号机点灯包括LED灯，该LED灯包括黄灯300、红灯301、绿灯302，共有黄灯、红灯、绿黄灯、绿灯四种显示，模拟预告列车运行前方三个以上闭塞分区的轨道电路状态。在图2的当前状态中，信号机信号灯Ⅰ31亮绿灯，信号机信号灯Ⅱ32亮绿灯，信号机信号灯Ⅲ33亮绿黄灯，信号机信号灯Ⅳ34亮黄灯，信号机信号灯Ⅴ35亮红灯，信号机信号灯Ⅵ36亮绿灯。

所述的信号机点灯电路包括黄灯点灯固态继电器UJ、红灯点灯固态继电器HJ、绿灯点灯固态继电器LJ，黄灯点灯固态继电器UJ、红灯点灯固态继电器HJ、绿灯点灯固态继电器LJ的输入端分别与单片机控制模块的输出端连接，绿灯点灯固态继电器LJ的输出端与绿灯302连接，红灯点灯固态继电器HJ的输出端与红灯301连接，黄灯点灯固态继电器UJ的输出端与黄灯300连接，该信号机点灯电路的电路图参见图5所示。

本实用新型的工作原理

通过拨动闭塞分区状态开关输入模拟轨道电路的占用或空闲状态，单片机控制模块接收到闭塞分区状态开关输入的占用或空闲状态信息，分别控制闭塞分区光带控制电路、信号机点灯电路输出相应的控制信号，再通过闭塞分区光带控制电路控制闭塞分区光带显示当前模拟轨道电路的占用或空闲状态，通过信号机点灯电路控制信号机信号灯显示闭塞分区入口处的信号灯光。

上述闭塞分区状态开关拨上时表示输入的模拟轨道电路状态为空闲状态，闭塞分区状态开关拨下时表示输入的模拟轨道电路状态为占用状态。

所述的闭塞分区光带在模拟轨道电路处于占用状态时点亮红光带，在模拟轨道电路处于空闲状态时点亮绿光带。