专利名称：车载检测控制计算机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种安装在矿井轨道运输机车上并对其进行控制的专用计算机——车载检测控制计算机。
随着我国国民经济的不断发展，对煤炭的需求量愈来愈大，处于煤炭生产一线的矿井，通常都是使用轨道机车来运送煤炭。目前，矿井运输事故约占煤炭生产中事故总数的40％。因此，将现代计算机技术用来对矿井轨道运输机车进行控制，提高安全性及运输效率，就变得十分迫切了。然而，由于轨道运输机车是一个运动中的物体，被控机车上的车载检测控制计算机与上位机——站台控制计算机之间必须采用无线通讯方式进行联络，而发射机产生的发射电磁场对计算机的工作产生较大的干扰，并且矿井是一个相对封闭的系统，矿井中的高压电缆也会产生电磁辐射干扰计算机的工作。另外，架线电机车上受电弓强大的电火花干扰；40千瓦直流电机运转时与炭刷间产生的电火花干扰及机车换向、调速切换时产生的电磁辐射干扰，使得一般的计算机无法适应电机车上的工作环境。
本实用新型的目的是提供一种具有较强的抗电磁辐射干扰，较高可靠性，能够测算机车所在位置，并按预定要求对机车进行控制，能够与上一级计算机进行无线通讯联络、执行上一级计算机对机车进行遥测、遥控、遥讯(通话)及调度的专用计算机。
本实用新型提出的车载检测控制计算机，由机壳及装在机壳内的微处理器系统，接口电路、标志信号接收电路、信号转换电路及无线电信号收发电路几部分组成(如
图1所示)，接口电路由标志信号解码器，FSK调制解调器、定时器、语音合成器、语言通道、语言通道开关、机车动力电源控制器，红绿交通指挥灯驱动电路、报警器驱动电路及键盘和LED显示接口组成，FSK调制解调器的一端与信号转换电路中的光电转换器连接，另一端与微处理器系统连接，标志信号解码器的一端与标志信号接收电路相连接，另一端与微处理器系统连接，语言通道分别与语言通道电子开关、话筒和喇叭以及信号转换电路中的光电转换器B连接。信号转换电路由光电转换器A、光通道、光电转换器B组成，光电转换器A的一端与无线信号收发电路中的对讲机连接，另一端经光通道与光电转换器B连接，光电转换器B的一端与微处理器系统、接口电路中的语言通道及FSK调制解调器连接。微处理系统器由8031单片机、锁存器、存有对机车对进行巡检、调度和控制的程序及本机自检程序的内存ROM、带有RAM的I／O扩展器及程序跑飞自恢复电路构成，8031单片机的P1.1口直接与光电转换器B中的模似开关7及12相连，再经一反相器16与模似开关4及21相连。标志信号接收电路由红外线接收专用集成电路47、单片调频接收电路55、感应天线及光电二极管组成，两片集成电路47及55都与构成标志信号解码器的解调器48－52相连接。无线电信号收发电路由一对讲机及天线构成，该对讲机与光电转换器A连接，该对讲机与光电转换器A连接(如图2所示)。
车载检测控制计算机的工作原理是车载检测控制计算机上电初始化后，对讲机的接收电源被打开。一方面，8031计算机处于接收状态，当收到上位机通过无线电发给它的信号后，即进入接收报文，并检查报文是否正确，如果报文有错又转入接收下一个报文，收到正确的报文后，即分析所收到的报文并执行相应的命令(如遥测、遥控等)，然后将执行命令后的车载机状态及机车所在位置编成回文，发给上位机；另一方面，车载机的无线电及红外线接收系统也处在工作状态，当机车经过界线标志器时，机车上的传感器就收到该处的界线标志信号，并送到车载检测控制计算机中处理，当机车通过井口界线或车场界线标志器时，则切断机车电源、声报警，LED显示器工作，同时用语音合成技术引导司机“填写”行车申请表(行车申请表的内容包括当前机车所在的区间号，机车本次运行的目的地区间号、车速、机车所拉的车箱性质及数量)，当司机“填完”行车申请表后，车载机则进入等待上位机的巡检和调度，只有当车载机收到上位机发来的允许通行的命令后，才给机车加上动力电源，机车才能进入运行区间。当机车通过区间界线标志器时，车载检测控制计算机则测算并在行车申请表中“填写”机车要占用的新区间号，然后查主机是否允许占用新的区间。如果主机允许机车占用新的区间，则机车继续得电在新的区间运行。如果主机不允许机车占用新的区间，车载机就切断机车的动力电源，并利用语音合成技术告知司机停车。
车载检测控制计算机由于在内部电路中设计了光电转换电路，使用红外光通讯有效地解决了发射机发射电磁场，机车上直流电机的电火花干扰以及机车行驶状态变化时产生的电磁辐射干扰问题，从而使该机具备了较好的抗干扰性及较高的可靠性，能够在坑井中架线电机车上稳定工作，计算机中的标志信号接收电路可以接收到坑井中界线标志器送出的界线标志信号，从而测算出机车所在位置，对机车进行控制，该机与上一级计算机之间采用感应无线通讯，从而执行上一级计算机对机车的控制和调度命令。
图1为本实用新型的方框原理图。图2为本实用新型的实施例的电路原理图。
本实用新型的一个实施例，电路原理如图2所示电路包括对讲机1、光通道2、反相器3、模拟开关4(CD4066)、反相器5(LM324)、模拟开关6、7(CD4066)、反相器8(LM324)、模拟开关9(CD4066)、反相器10、模拟开关11(CD4066)，放大器12(LM386)，放大器13(LM386)、解调器14(Rx－2211)，模拟开关15(CD4066)、反相器16、17、18，调制器19(xR－2206)、模拟开关20(CD4066)、模拟开关21(CD4066)、放大器22(三极管9014)、模拟开关23(CD4066)、放大器24(LM386)、锁存器25(74LS377)、微处理器26(INTEL－8031)、带RAM及定时器的I／O27(8155)、ROM28(2732)与非门电路29(74LS00)或非门电路30(74LS72)与非门电路31(74LS00)、光电耦合器32(T1L113)、高压电流放大器33(2SD1403)、直流接触器34(CJO－400)，振荡器分频器35(CD4060)红色交通信号灯驱动器36(2SD1403)，绿色交通信号灯驱动器37(2SD1403)、报警器驱动电路38(2SD1403)、总线39，与非门40(7406)，键盘41，驱动器42(74LS244)，LED显示器43。锁存器44(74LS377)，单片永久记忆型语言集成电路45(D－16)，扬声器46，红外线接收专用集成电路47(CXA20106)，解调器48、49、50、51、52(LM567)，与非门电路53(74LS30)，与非门电路54(74LS00)，单片调频接收电路55(TDA7010T)，所有的反相器都可用硅三极管9014组成，为了更好的表明光通道结构，画出了光通道的剖面图，光通道2由7个互相独立的光路组成。
放大器5、8、22、模拟开关6、9、11，红外线发射及接收管D7，D8、D9，D10，D11，D12组成光电转换器A。红外线发射及接收管D1，D2，D3，D4，D5，D6，反相器3，10，16，17，18，模拟开关4，7，12、20、21组成光电转换器B。调制器19、解调器14及模拟开关组成FSK调制解调器。或非门电路30和与非门电路31组成程序跑飞自恢复电路。振荡器分频器35和电路27(8155)中的计数器构成定时器。微处理器26(8031)，RAM与I／O电路27(8155)、ROM28(2732)组成微型计算机系统。模拟开关23、放大器24及带电源开关的放大器13组成带电子开关的语言通道。光电耦合器32，高压电流放大器33和直流接触器34组成机车动力电源控制器，锁存器44、单片永久记忆型语言集成电路45和扬声器46组成语音合成器。与非门40、键盘41，驱动器42及显示器43组成键盘显示部分。
本计算机的各项功能是通过软件的执行实现的，下面结合实施例对这些功能作一说明查故障时自检RAM、ROM是否现故障，并查对讲机1的收发电源是否能被正确控制，使P1.1＝1，则模拟开关合上，＋12V电源经模拟开关7，被电阻限流后加到红外线发射管上，红外线经光路(4)传到另一端的红外线接收管上，经反相器8后成高电平将模拟开关9接通，则＋12V电源加到对讲机1的接收机上，另一方面此发射机电源又经限流电阻加到光路(3)的红外线反射管上，该发射管发出的光经光路(3)传到另一端的红外接收管上，此信号经反相器10后成高电平加到P1.7上，所以使P1.1＝1，然后从P1.7的输入状态可以查出对讲机1的接收机是否已加上电源，同理，使P1.1＝0，然后从P1.6的输入状态可以查出对讲机1的发射机是否已加上电源，车载机检查后根据结果编写报文发给上位机。若查出对讲机有故障则报警。
车载机要向上位机汇报执行结果时，电路的工作过程是P1.1＝0，模拟开关4打开，＋12V电源加到红外发射管D2上，该光信号经光路(5)传到另一端的红外线接收管上，经反相器5反相后成高电平，模拟开关6被打开，＋12V电源加到对讲机的发射机上，发射机工作。P1.1＝0经反相器16后成高电平接通模拟开关21，与此同时P1.0＝1经反相17、18后仍然为高电平，模拟开关20被打开。。这样，8031计算机发出信号，经模拟开关20和21到达红外线发射管D6并转换成光信号经光路(1)到达另一端的红外线接收管D7，由D7再转换成电信号并经放大器22放大后，送到对讲机1的发射机发射出去。
权利要求1.车载检测控制计算机，由机壳及装在机壳内的微处理器系统，接口电路、标志信号接收电路、信号转换电路及无线电信号收发电路几部分组成，其特征在于接口电路由标志信号解码器，FSK调制解调器、定时器、语音合成器、语言通道、语言通道开关、机车动力电源控制器，红绿交通指挥灯驱动电路、报警器驱动电路及键盘和LED显示接口组成，FSK调制解调器的一端与信号转换电路中的光电转换器连接，另一端与微处理器系统连接，标志信号解码器的一端与标志信号接收电路相连接，另一端与微处理器系统连接，语言通道分别与语言通道电子开关、话筒和喇叭以及信号电路中的光电转换器B连接。
2.根据权利要求1所述计算机，其特征在于信号转换电路由光电转换器A、光通道、光电转换器B组成，光电转换器A的一端与无线信号收发电路中的对讲机连接，另一端经光通道与光电转换器B连接，光电转换器B的一端与微处理器系统、接口电路中的语言通道及FSK调制解调器连接。
3.根据权利要求1所述的计算机，其特征在于微处理器系统由8031单片机、锁存器、存有对机车进行巡检、调度和控制的程序及本机自检程序的内存ROM、带有RAM的I／O扩展器及程序跑飞自恢复电路构成，8031单片机的P1.1口直接与光电转换器B中的模似开关7及12相连，再经一反相器16与模似开关4及21相连。
4.根据权利要求1所述的计算机，其特征在于标志信号接收电路由红外线接收专用集成电路47、单片调频接收电路55、感应天线及光电二极管组成，两片集成电路47及55都与构成标志信号解码器的解调器48－52相连接。
5.根据权利要求1所述的计算机，其特征在于无线电信号收发电路由一对讲机及天线构成，该对讲机与光电转换器A连接。
专利摘要车载检测控制计算机是一种装在矿井轨道机车上并对其进行控制的专用计算机，该机接口电路中的标志信号解码器可以将由标志信号接收电路接收来的坑井中界线标志信号解码后送微处理器处理，从而测算出机车所在位置，对机车进行控制，该机与上一级计算机之间采用感应无线通讯，接口电路中的FSK调制解调器将从信号转换电路送来的上级计算机讯号送微处理器，从而实现上一级计算机对机车的调度，该机内部采用了光电转换电路，排除了电磁辐射对计算机的干扰。
文档编号B61L27/00GK2146740SQ9320432
公开日1993年11月17日 申请日期1993年2月23日 优先权日1993年2月23日
发明者刘宜凤, 李建国, 胡飞, 李菊华, 何雄辉, 唐宇辉 申请人:云南省设计院, 昆明微机自控研究所