一种铁路红外轴温探测系统的无线发射机检测仪的制作方法

本发明涉及信号传输、自动检测、显示设备，尤其是涉及一种铁路红外轴温探测系统的无线发射机检测仪。

背景技术：

随着铁路第六次大提速，红外轴温探测系统在防止运行车辆燃轴、切轴，保障列车行车安全方面发挥着越来越大的作用。为适应红外轴温监测系统的动态检测和即时故障处理，配合铁道部车辆提速要求和检测车与探测站地面无线通讯设备的数据传输，红外轴温探测系统都已经安装了无线发射机作为无线传输系统。

但是实际使用当中，由于轨边环境条件差，无线传输系统故障率较高，经常出现“无报头”，“校验错”等现象，有时根本收不到报文。铁道部的动态检测评分依据就是现场无线传输的报文，接收不到报文对各路局的成绩有很大影响。然而由于缺乏专用检测工具，目前现场对无线传输系统都是凭经验检测，靠看指示灯，听对讲机声音，走出2公里外接收数据来判断是否正常。

以上这些方法误差大，费时费力，测量结果往往因人而易，而且不能准确地检查设备是否正常。因此，现场迫切需要一种能够对无线传输系统进行必要的检测的仪器。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁路红外轴温探测系统的无线发射机检测仪，其具有模拟空间电磁场衰耗特性的功能，能够准确预测现场条件下无线传输系统的覆盖和传播场强，以检测无线发射机的准确性和可靠性。该检测仪携带、操作、使用方便快捷，准确、可靠，是无线传输系统设备安装、日常维护、检修的必备仪器，及具实用价值，具有很好的推广前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种铁路红外轴温探测系统的无线发射机检测仪，包括前控制面板、液晶显示屏、按键面板、指示灯面板、误码测试输入端、数字电压表、接收机、电池电源、控制电路板、程控衰减器、RS232报文输出端口、RS232串口通信端口、电源开关、后控制面板、铝制机箱；

液晶显示屏、按键面板、指示灯面板、误码测试输入端、数字电压表设置在机箱的前面板上；接收机、电池电源、控制电路板、程控衰减器设置在铝制机箱内；RS232报文输出端口、RS232串口通信端口、电源开关设置在机箱的后控制面板上。

根据上述方案，程控衰减器电路由第一功率驱动芯片U4、第二功率驱动芯片U5、第三功率驱动芯片U6、第四功率驱动芯片U7、反相器U8、8个二极管，分别为：D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、衰减器接口P_Atten组成，第一功率驱动芯片U4的通道一输入端1脚接单片机U1的I/O口第51引脚和反相器U8的第一非门的输入端1脚，第一功率驱动芯片U4的通道一输入端2脚接接5V稳压电源的VCC，第一功率驱动芯片U4的通道一输出端3脚与第一二极管D1的阴极串联后接地，第一功率驱动芯片U4的电源端第4引脚接5V稳压电源的GND，第一功率驱动芯片U4的通道二输出端第5引脚与第二二极管D2的阴极串联后接地，第一功率驱动芯片U4的通道二输入端6脚接5V稳压电源的VCC，第一功率驱动芯片U4的通道二输入端7脚接反相器U8的第一非门的输出端2脚，第一功率驱动芯片U4的电源端第8引脚接5V稳压电源的VCC；

第二功率驱动芯片U5的通道一输入端1脚接单片机U1的I/O口第52引脚和反相器U8第六非门的输入端13脚，第二功率驱动芯片U5的通道一输入端2脚接接5V稳压电源的VCC，第二功率驱动芯片U5的通道一输出端3脚与第三二极管D3的阴极串联后接地，第二功率驱动芯片U5的电源端第4引脚接5V稳压电源的GND，第二功率驱动芯片U5的通道二输出端第5引脚与第四二极管D4的阴极串联后接地，第二功率驱动芯片U5的通道二输入端6脚接5V稳压电源的VCC，第二功率驱动芯片U5的通道二输入端7脚接反相器U8的第六非门的输出端12脚，第二功率驱动芯片U5的电源端第8引脚接5V稳压电源的VCC；

第三驱动芯片U6的通道一输入端1脚接单片机U1的I/O口第53引脚和反相器U8的第二非门的输入端3脚，第三驱动芯片U6的通道一输入端2脚接接5V稳压电源的VCC，第三驱动芯片U6的通道一输出端3脚与第五二极管D5的阴极串联后接地，第三驱动芯片U6的电源端第4引脚接5V稳压电源的GND，第三驱动芯片U6的通道二输出端第5引脚与第六二极管D6的阴极串联后接地，第三驱动芯片U6的通道二输入端6脚接5V稳压电源的VCC，第三驱动芯片U6的通道二输入端7脚接反相器U8的第二非门的输出端4脚，第三驱动芯片U6的电源端第8引脚接5V稳压电源的VCC；

第四驱动芯片U7的通道一输入端1脚接单片机U1的I/O口第54引脚和反相器U8的第五非门的输入端9脚，第四驱动芯片U7的通道一输入端2脚接接5V稳压电源的VCC，第四驱动芯片U7的通道一输出端3脚与第七二极管D7的阴极串联后接地，第四驱动芯片U7的电源端第4引脚接5V稳压电源的GND，第四驱动芯片U7的通道二输出端第5引脚与第八二极管D8的阴极串联后接地，第四驱动芯片U7的通道二输入端6脚接5V稳压电源的VCC，第四驱动芯片U6的通道二输入端7脚接反相器U8的第五非门的输出端8脚，第四驱动芯片U7的电源端第8引脚接5V稳压电源的VCC；第四驱动芯片U8的电源端7脚接5V稳压电源的GND，第四驱动芯片U8的电源端14脚接稳压电源的VCC；

衰减器接口P_Atten有9个引脚，第1引脚接24V稳压电源，第2引脚接第一驱动芯片U4的第一通道输出端3脚，第3引脚接第一驱动芯片U4的第二通道输出端5脚，第4引脚接第二驱动芯片U5的第一通道输出端3脚，第5引脚接第二驱动芯片U5的第二通道输出端5脚，第6引脚接第三驱动芯片U6的第一通道输出端3脚，第7引脚接第三驱动芯片U6的第二通道输出端5脚，第8引脚接第四驱动芯片U7的第一通道输出端3脚，第9引脚接第四驱动芯片U7的第二通道输出端5脚。

根据上述方案，RS232串口电路由串口通信芯片U3、5个电容，分别为：C16、C17、C18、C19、C20、第二串口COM2组成，串口通信芯片U3的电容端1脚与第十六电容C16串联后接地，串口通信芯片U3的VS+端2脚与第十七电容C17串联后接地，串口通信芯片U3的电端3脚接5V稳压电源的GND，串口通信芯片U3的电容端4脚与电容端5脚之间串联第十八电容C18，串口通信芯片U3的VS-端串联第十九电容后接地，串口通信芯片U3的输入端11脚接单片机U1的串口输出端25脚，串口通信芯片U3的输入端13脚接串口COM2的3脚，串口通信芯片U3的输出端14脚接第二串口COM2的2脚，串口通信芯片U3的电源端15脚接5V稳压电源的GND，串口通信芯片U3的电源端16脚接5V稳压电源的VCC，并与第二十电容串联后接地；第二串口COM2的5脚接5V稳压电源的GND。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)该仪器简单易用，智能化程度高，不需要专业知识，只显示被测仪器正常与否；近距离测试，简单方便。2)不再需要到2KM之外现场测试。3)应用Okumura/Hata模型，预测并模拟现场无线信号场强环境。4)通过误码检测，可快速检测无线数传机的性能状态，有正常、故障、检修等状态显示。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明与无线发射机联合调试的总体设计框图。

图3为本发明的电路框图。

图4为本发明的电路原理图之一。

图5为本发明的电路原理图之二。

图6为本发明的电路原理图之三。

图7为本发明的电路原理图之四。

图8为本发明的电路原理图之五。

图9为本发明的电路原理图之六。

图10为本发明的电路原理图之七。

图11为本发明的电路原理图之八。

图1中：前控制面板1、液晶显示屏2、按键面板3、指示灯面板4、误码测试输入端5、数字电压表6、接收机7、电池电源8、控制电路板9、程控衰减器10、RS232报文输出端口11、RS232串口通信接口12、电源开关13、后控制面板14、机箱15。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种铁路红外轴温探测系统的无线发射机检测仪，包括：前控制面板1、液晶显示屏2、按键面板3、指示灯面板4、误码测试输入端5、数字电压表6、接收机7、电池电源8、控制电路板9、程控衰减器10、RS232报文输出端口11、RS232串口通信接口12、电源开关13、后控制面板14、铝制机箱15；液晶显示屏2、按键面板3、指示灯面板4、误码测试输入端5、数字电压表6安装在前控制面板1上；接收机7、电池电源8、控制电路板9、程控衰减器10安装在铝制机箱15内部；RS232报文输出端口11、RS232串口通信接口12、电源开关13安装在后控制面板14上。

当对无线发射机进行实验测试时，用串口线将铁路红外轴温探测系统的无线发射机检测仪机箱后控制面板14上的RS232报文输出端口11接到无线发射机的数据输入端，用BNC导线将无线发射机的天线输出端接到程控衰减器10的数据输入，再用BNC导线将程控衰减器10的数据输出接在前控制面板1上的误码测试输入端5(在机箱的内部，误码测试输入端5是与接收机7相连，接收机7与控制电路板9相连)，按下电源开关13，再通过按键面板3选择测试工况和测试次数就可以开始进行实验的测试。

RS232报文输出端口11是发送报文数据给无线发射机，通信方式是单工的串口通信方式，波特率为1200比特每秒；控制电路板9是采用ARM微控制器STM32F407作为控制芯片，STM32F407产生M序列报文数据并通过RS232报文输出端口11发送给无线发射机，无线发射机将接收到的报文数据经过FSK调制之后经过天线传输给程控衰减器10，程控衰减器10将无线发射机发送来的数据按设定倍数进行衰减，衰减后的信号再由接收机7进行接收，接收机7接收到的数据经过控制电路板9上的FSK解调电路解调成TTL信号再由控制电路板9上的ARM微控制器STM32F407进行接收，数据的接收方式也是单工的串口通信方式，波特率为1200Bit/S，最后控制电路板9上的STM32F407接收到的数据与它发送出去的数据进行异或计算得出误码率，最后在液晶显示屏2上显示出来。

指示灯面板4用来指示当前测试状态；数字电压表6用来显示电池电源8的电压值，提示使用者及时充电，电池电源8的电压是DC12V；RS232串口通信接口12用来与PC机进行通信，传输测试过程中的数据和状态，通信的波特率是9600比特每秒。

控制电路板3由最小系统电路/RS232报文输出电路、FSK解调电路、RS232串口电路、程控衰减器电路组成，最小系统电路作为控制电路板3的核心部分，具有控制各个模块的功能；FSK解调电路将接收设备(对讲机B)6接收到的信号解调为TTL信号；RS232报文输出电路用于无线发射机的报文的传输；RS232串口电路用于与PC机通信；程控衰减器电路用于控制程控衰减器达到预定的衰减倍数。

其中：最小系统电路STM32_MCU设有单片机U1(STM32F407)、第1-11电容：C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11，第1-5电阻：R1、R2、R3、R4、R5，第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2、第一按键KEY1、第一晶振Y1、程序下载接口DEBUG、第一按键接口P_K1、第一指示灯接口P_L1、液晶显示屏接口Usart-GPU，第一电容C1串联在单片机U1的外接时钟端12脚与3.3V稳压电源的GND之间，第二电容C2串联在单片机U1的外接时钟端13脚与3.3V稳压电源的GND之间，晶振Y1串联在单片机U1的外接时钟端12脚与外接时钟端13脚之间，第三电容C3与第一按键KEY1并联后串联在单片机U1的复位端14脚与3.3V稳压电源的GND之间，第一电阻R1与第一发光二极管LED1串联后接在单片机U1的I/O口25脚与3.3V稳压电源的VCC之间，第五电阻R5串联在单片机U1的电源端99脚与100脚之间，第六电容C6串联在单片机U1的电源端99脚与3.3V稳压电源的GND之间。

单片机U1的电源端50脚、75脚、100脚、28脚、11脚、19脚、21脚、22脚、6脚接3.3V稳压电源的VCC，单片机U1的电源端20脚、74脚、27脚、10脚接3.3V稳压电源的GND，第二电阻R2串联在单片机U1的启动端94脚与3.3V稳压电源的GND之间，第一按键电路接口P_K1的第1-4脚分别接在单片机U1的I/O口87脚、88脚、89脚、90引脚，第一按键电路接口P_K1的第5脚接3.3V稳压电源的GND，第一指示灯接口P_L1的第1-3引脚分别接在单片机U1的I/O口42脚、43脚、44脚，第一功率性能指示灯接口P_L1的第4脚接3.3V稳压电源的VCC，程序下载接口DEBUG的第1引脚接3.3V稳压电源的GND，第2引脚接3.3V稳压电源的VCC，第3引脚接单片机U1的程序下载时钟端76脚，第4引脚接单片机U1的程序下载数据端72脚；第四电容C4串联在单片机U1的升压电容端73脚与3.3V稳压电源的GND之间，液晶显示屏接口Usart-GPU的第引1脚接5V稳压电源的GND，第2引脚接接在单片机U1的串口1输出端第68脚，第3引脚接在单片机U1的串口1接收端第69脚，第4引脚接5V稳压电源的VCC，第五电容C5串联在单片机U1的升压电容端49脚与3.3V稳压电源的GND之间，第三电阻R3串联在单片机U1的启动端37脚与3.3V稳压电源的GND之间，第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11并联后接在3.3V稳压电源的VCC与3.3V稳压电源的GND之间。

RS232报文输出电路由第一串口COM1组成，第一串口COM1的第1、5引脚接3.3V稳压电源的GND，第3脚接单片机U1的串口三输出端47脚，第8引脚接单片机U1的I/O口86脚。

FSK解调电路由FSK解调芯片U2(73M223)、第12-15电容：C12、C13、C14、C15，第六电阻R6、第二晶振Y2、数据口Data_In组成；FSK解调芯片U2的电源端1脚、数字信号输入控制端5脚、同步使能端10脚接5V稳压电源的VCC，FSK解调芯片U2的模式测试端第6脚、发送控制端7脚、电源端8脚接5V稳压电源的GND；第六电阻R6和第二晶振Y2并联在FSK解调芯片U2的时钟输入端第14引脚和时钟输入端第13引脚之间，第十二电容C12和第十三电容C13并联，并联的公共端接地，另外的一端分别接在第六电阻R6的两端，第十四电容C14串联在FSK解调芯片U2的电源端1脚与5V稳压电源的GND之间，第十五电容C15串联在FSK解调芯片U2的电容端3脚与5V稳压电源的GND之间，数据口Data_In的第1脚接地，第2引脚接FSK解调芯片U2的数据输入端4脚。

RS232串口电路由串口通信芯片U3(MAX3232)，第16-20电容：C16、C17、C18、C19、C20，第二串口COM2组成，串口通信芯片U3的电容端1脚与第十六电容C16串联后接地，串口通信芯片U3的VS+端2脚与第十七电容C17串联后接地，串口通信芯片U3的电端3脚接5V稳压电源的GND，串口通信芯片U3的电容端4脚与电容端5脚之间串联第十八电容C18，串口通信芯片U3的VS-端串联第十九电容后接地，串口通信芯片U3的输入端11脚接单片机U1的串口输出端25脚，串口通信芯片U3的输入端13脚接串口COM2的3脚，串口通信芯片U3的输出端14脚接第二串口COM2的2脚，串口通信芯片U3的电源端15脚接5V稳压电源的GND，串口通信芯片U3的电源端16脚接5V稳压电源的VCC，并与第二十电容串联后接地；第二串口COM2的5脚接5V稳压电源的GND。

程控衰减器电路由第一功率驱动芯片U4(DS75451)、第二功率驱动芯片U5(DS75451)、第三功率驱动芯片U6(DS75451)、第四功率驱动芯片U7(DS75451)、反相器U8(74LS04)，第1-8二极管：D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8，衰减器接口P_Atten组成，第一功率驱动芯片U4的通道一输入端1脚接单片机U1的I/O口第51引脚和反相器U8的第一非门的输入端1脚，第一功率驱动芯片U4的通道一输入端2脚接接5V稳压电源的VCC，第一功率驱动芯片U4的通道一输出端3脚与第一二极管D1的阴极串联后接地，第一功率驱动芯片U4的电源端第4引脚接5V稳压电源的GND，第一功率驱动芯片U4的通道二输出端第5引脚与第二二极管D2的阴极串联后接地，第一功率驱动芯片U4的通道二输入端6脚接5V稳压电源的VCC，第一功率驱动芯片U4的通道二输入端7脚接反相器U8的第一非门的输出端2脚，第一功率驱动芯片U4的电源端第8引脚接5V稳压电源的VCC。

第二功率驱动芯片U5的通道一输入端1脚接单片机U1的I/O口第52引脚和反相器U8第六非门的输入端13脚，第二功率驱动芯片U5的通道一输入端2脚接接5V稳压电源的VCC，第二功率驱动芯片U5的通道一输出端3脚与第三二极管D3的阴极串联后接地，第二功率驱动芯片U5的电源端第4引脚接5V稳压电源的GND，第二功率驱动芯片U5的通道二输出端第5引脚与第四二极管D4的阴极串联后接地，第二功率驱动芯片U5的通道二输入端6脚接5V稳压电源的VCC，第二功率驱动芯片U5的通道二输入端7脚接反相器U8的第六非门的输出端12脚，第二功率驱动芯片U5的电源端第8引脚接5V稳压电源的VCC。

第三驱动芯片U6的通道一输入端1脚接单片机U1的I/O口第53引脚和反相器U8的第二非门的输入端3脚，第三驱动芯片U6的通道一输入端2脚接接5V稳压电源的VCC，第三驱动芯片U6的通道一输出端3脚与第五二极管D5的阴极串联后接地，第三驱动芯片U6的电源端第4引脚接5V稳压电源的GND，第三驱动芯片U6的通道二输出端第5引脚与第六二极管D6的阴极串联后接地，第三驱动芯片U6的通道二输入端6脚接5V稳压电源的VCC，第三驱动芯片U6的通道二输入端7脚接反相器U8的第二非门的输出端4脚，第三驱动芯片U6的电源端第8引脚接5V稳压电源的VCC。

第四驱动芯片U7的通道一输入端1脚接单片机U1的I/O口第54引脚和反相器U8的第五非门的输入端9脚，第四驱动芯片U7的通道一输入端2脚接接5V稳压电源的VCC，第四驱动芯片U7的通道一输出端3脚与第七二极管D7的阴极串联后接地，第四驱动芯片U7的电源端第4引脚接5V稳压电源的GND，第四驱动芯片U7的通道二输出端第5引脚与第八二极管D8的阴极串联后接地，第四驱动芯片U7的通道二输入端6脚接5V稳压电源的VCC，第四驱动芯片U6的通道二输入端7脚接反相器U8的第五非门的输出端8脚，第四驱动芯片U7的电源端第8引脚接5V稳压电源的VCC；第四驱动芯片U8的电源端7脚接5V稳压电源的GND，第四驱动芯片U8的电源端14脚接稳压电源的VCC。

衰减器接口P_Atten有9个引脚，第1引脚接24V稳压电源,第2引脚接第一驱动芯片U4的第一通道输出端3脚，第3引脚接第一驱动芯片U4的第二通道输出端5脚，第4引脚接第二驱动芯片U5的第一通道输出端3脚，第5引脚接第二驱动芯片U5的第二通道输出端5脚，第6引脚接第三驱动芯片U6的第一通道输出端3脚，第7引脚接第三驱动芯片U6的第二通道输出端5脚，第8引脚接第四驱动芯片U7的第一通道输出端3脚，第9引脚接第四驱动芯片U7的第二通道输出端5脚。