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国际计算机与通信工程创新研究杂志

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基于PIC单片机的智能轨道仪

P.Santhini1B.Sahaya Jenila2, D.Srimathi3., M.Malarvizhi4, S.Ashvini5
  1. 硕士学者，应用电子系，IFET工程学院，印度，Villupuram
  2. 硕士学者，应用电子系，IFET工程学院，印度，Villupuram
  3. 硕士学者，应用电子系，IFET工程学院，印度，Villupuram
  4. 硕士学者，应用电子系，IFET工程学院，印度，Villupuram
  5. 硕士学者，应用电子系，IFET工程学院，印度，Villupuram
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国际计算机与通信工程创新研究杂志

摘要

第二大铁路网是我们的国家印度。铁路是一个复杂的网络，覆盖了这个地方的每一个角落。火车在平行轨道上行驶，引导它们到达预定的目的地。通过手动操作的电磁系统和机械拉杆系统，每列火车的目的地被改变或改道，以连接不同的路线。这些人工操作的系统由于人为失误、导流系统的某些问题、机械杠杆系统可能被卡住等基本原因而发生故障。这些简单的原因导致重大灾难性事故，碰撞，这将在更大程度上破坏生命和财产。因此，如何对引水系统进行安全有效的控制，避免事故的发生显得尤为重要。杜绝此类事故的最好办法是实行自动换轨系统。该系统使用无线射频识别(RFID)进行智能控制。该RFID系统在发车前的特定距离感知即将到来的列车，并完全自动化地启动轨道改道系统。

关键字
无线射频识别(RFID)，跟踪改变。

介绍
第二大铁路网是我们的国家印度。铁路是一个复杂的网络，覆盖了这个地方的每一个角落。火车在平行轨道上行驶，引导它们到达预定的目的地。通过手动操作的电磁系统和机械拉杆系统，每列火车的目的地被改变或改道，以连接不同的路线。这些人工操作的系统由于人为失误、导流系统的某些问题、机械杠杆系统可能被卡住等基本原因而发生故障。这些简单的原因导致重大灾难性事故，碰撞，这将在更大程度上破坏生命和财产。因此，如何对引水系统进行安全有效的控制，避免事故的发生显得尤为重要。
杜绝此类事故的最好办法是实行自动换轨系统。该系统使用无线射频识别(RFID)进行智能控制。该RFID系统在发车前的特定距离感知即将到来的列车，并完全自动化地启动轨道改道系统。
该系统的自动化是通过RFID(无线射频识别)技术实现的。当列车接近出入口或环形时，就在一公里前，列车将根据列车编号或固定在列车上的射频标签芯片中预先定义的一些独特代码来感知。当列车在距离道岔1公里的地方穿过轨道附近的射频收发器系统时，连续发射的射频波使标签极化，并接收到包含列车信息的响应波。这些信息被传送到微控制器接口系统，并由已编程的软件监控，该软件迅速做出决定并控制改道。然后控制系统控制换轨机构的拉杆系统。所以这个系统自动控制火车的路线，引导它们走向正确的目的地。

2相关工作
设计了一种轨道切换系统，以检测列车运行轨迹，避免列车碰撞。这里使用微控制器来降低复杂性和成本。[1]红外传感器用于探测火车的入口。红外传感器发出的信号将被传送到中心房间。经软件处理后，将相应的信号送至电机开关单元，以实现换轨无线射频识别标签用于使火车在车站之间停下来。利用RFID标签感知列车到站位置，并通过单片机对其进行处理后发送到显示器上。采用语音集成芯片实现了场所自动公告。在火车站内安装以车站名称编码的射频识别标签。每当列车到达车站，列车上的微控制器就会接收来自RFID标签[4]的信号。
为了避免列车相撞，使用WiMAX来获取与笔记本电脑有WiMAX连接的列车的速度和位置，并且还可以获取其他列车的速度和位置[5]。采用传感器和单片机对铁路闸门进行自动控制。传感器被放置在离栅极一定距离的地方。来自传感器的信号将提供信号给栅极，从而自动关闭栅极。此外，还提供了一个指示灯，提醒驾驶者火车接近bb0。
它将检查出现在标签中并在控制器中编码的车站名称是否匹配。如果与之匹配，列车上的扬声器将宣布车站名称并宣布从车站离开火车的时间。[10]红外传感器用于安全目的，以检测火灾并将这些信号发送给控制器。这些信号将使蜂鸣器指示火灾报警

3提出工作
该系统的自动化是通过RFID(无线射频识别)技术实现的。当列车接近出入口或环形时，就在一公里前，列车将根据列车的编号或固定在列车上的射频标签芯片中预定义的一些唯一代码来感知。当列车在距离道岔1公里的地方穿过轨道附近的射频收发器系统时，连续发射的射频波使标签极化，并接收到包含列车信息的响应波。这些信息被传送到微控制器接口系统，并由已编程的软件监控，该软件迅速做出决定并控制改道。然后控制系统控制换轨机构的拉杆系统。所以这个系统自动控制火车的路线，引导它们走向正确的目的地。

a.c ic的操作和特点
PIC是由Microchip Technology公司开发的一种改良的哈佛架构微控制器，最初由通用仪器公司的微电子部门开发。PIC这个名字最初指的是“外设接口控制器”。由于其低成本、广泛可用性、庞大的用户基础、广泛的应用程序注释集合、低成本或免费开发工具的可用性以及串行编程功能，pic在工业开发人员和业余爱好者中都很受欢迎。微芯片技术，最初由通用仪器公司的微控制器部门开发。
ﺷ工作速度:20 MHz, 200 ns指令周期
ﺷ工作电压:4.0-5.5V
ﺷ工业温度范围(-40°至+85°C)
ﺷ15个中断源
ﺷ35个单字说明
ﺷ除程序分支外的所有单周期指令(双周期)
ﺷ闪存:14.3 Kbytes(8192字)
ﺷ数据SRAM: 368字节
ﺷ数据EEPROM: 256字节
ﺷ在软件控制下可自我重新编程
ﺷ通过两个引脚(5V)进行在线串行编程
ﺷ片上RC振荡器看门狗定时器
ﺷ可编程代码保护
ﺷ省电睡眠模式
RFID是无线射频识别设备。它是一种快速、经济实惠的自动识别技术，使用射频(RF)在RFID阅读器和RFID标签之间传输数据。通常RFID电路是一个单一的固态存储芯片，但也可以设计成几个电子元件一起使用，形成一个集成电路设计。换句话说，RFID是一种无需人工读取即可获取物体数据的方法。它拥有一个小莫u n t o f u n我问u e d t - s e r i l u n m b e r o r o t h e r u n我q u e t t r b u t e o f t h e i t e m .T h e d t c n b e r e d f r o m d s t c n c e - n o o n t c t o r e v e n e o f s i l n g ht必要的射频识别技术使用RFJD标签,这是一个小物体,如一个不干胶,可以连接到或纳入一个产品。RFID标签包含天线，使它们能够接收和响应来自RFID收发器的射频查询。

c .无线个域网
ZigBee是一套高级通信协议的规范名称，该协议使用基于IEEE 802.15.4无线个人区域网络(wpan)标准的小型、低功耗数字无线电。ZigBee针对的是需要低数据速率、长电池寿命和安全网络的射频(RF)应用。ZigBee和IEEE 802.15.4是基于标准的协议，提供无线传感器网络应用所需的网络基础设施。802.15.4定义了物理层和MAC层，ZigBee定义了网络层和应用层。ZigBee在工业、科学和医疗(ISM)无线电频段中运行;欧洲为868 MHz，美国和澳大利亚为915 MHz，全球大多数司法管辖区为2.4 GHz

D. SRTD操作
本文给出了SRTD(Smart Rail Track Director)的详细操作。射频识别标签固定在铁路轨道上，距离轨道更换器一公里。射频识别收发器模块固定在射频识别标签附近，但在轨道之外。在列车穿越轨道的情况下，发射射频信号并由收发器接收。信号传输采用ZigBee协议。PIC 16F877A接收信号，并与拉杆系统和信号控制器相连。如果连接到同一轨道的RFID标签都产生射频信号，那么微控制器将控制系统，并相应地改变轨道和通过轨道的信号。图2.1显示了智能轨道总监系统的整体运行情况。
图像

四、仿真结果
仿真软件为LABview。图4.1显示了使用智能轨道导航器在行驶中的列车上完成的前面板操作的仿真输出。自动改变轨道是自动完成的，无需任何人工操作。
图像
这是Smart Rail Track Director实时工作模块，如图4.2所示。这种安排包括一个RFID标签和阅读器，PIC微控制器，ZIGBEE的。最终目标是利用嵌入式c程序，将其输入到单片机中，实现对轨迹的自动控制。RFID读取器被放置在赛道附近，距离投票站约1公里。RFID读取器用于读取放置在列车第一节车厢的标签中的信息并产生射频信号，这些射频信号通过RC振荡器转换为电信号。这些电信号通过ZIGBEE传输到另一个微控制器，微控制器通过继电器枪的牵引方式控制轨迹的变化。通过ZIGBEE的无线通信，站长可以在自己的房间里知道相应列车的相应轨道何时没有打开。
图像

五、结论及未来工作
自动化取代了人类的活动。它们比我们更好地按照人类的指示工作。因此，这种轨道变化的自动化，通过避免误导，有助于环境和公共安全。RFID系统的使用效率很高，重要的因素是其价格低廉。此外，它们需要最少的基础设施维护，这有助于基础设施的轻松开发。RFID系统为控制轨道切换系统提供了一个安全可靠的系统。轨道切换系统的自动化对于在不久的将来彻底消除铁路事故具有十分重要的意义。如果实施，智能铁路轨道总监将在铁路安全和技术进步方面发挥关键作用。
未来，该系统可以通过GPRS实现。由于GPRS在发达国家发挥着重要作用。因此，采用GPRS技术可以使系统具有更高的先进性和更快的响应速度。GPRS是目前最先进的通信方式。通过频谱分析，GPRS在快速传输和清晰响应方面发挥了至关重要的作用，因此在未来的系统实施中将使用GPRS。

参考文献
  1. 张晓强，马诺斯，“快速移动RFID标签在高速铁路系统中的应用”，国际工程管理学报，Vol. 3, No. 1, pp. 27â *  * 31,2011。
  2. Reya Shad Azim博士，Khizir Mahmudi博士和C.K.Das博士。，“Automatic Train Track Switching System with Computerized Control from the Central Monitoring Unit” International Journal of u- and e- Service, Science and Technology Vol.7, No.1, pp.201-212, 2014.
  3. J. Sadeghi和P.Bharati，“铁路轨道系统分析与设计的传统方法评价”，土木工程学报。第八卷第一期，2010年3月。
  4. V.Sridhar，“地铁列车自动化系统设计”，国际计算机科学工程学报(IJCSE)， ISSN: 2319-7323卷。2012年9月1日。
  5. Anjali Jain, Neeraj Tyagi博士，“使用WiMAX的铁路碰撞检测和避免”，印度计算机科学与工程杂志(IJCSE)ISSN: 0976-5166卷。2012年12月- 2013年1月
  6. Krishna, Shashi Yadav和Nidhi，“基于微控制器的铁路闸门自动控制”，ISSN: 0974-6471, Vol. 6, No. 6。(4) 2013年12月。
  7. 刘江，蔡柏根，王健，“基于卫星的高完整性铁路列车定位的电子轨道地图构建”，《智能传感与智能系统学报》第6卷第2期，2013年4月。
  8. Anand Kr. Gupta, Sushant Katiyar和Nitin Kumar，“铁路轨道探测系统与RFID应用”国际计算机应用杂志(0975 - 8887)卷83 -第7期，2013年12月。
  9. Kalpana Sharma, Jagdish Kumawat, Saurabh Maheshwari和Neeti Jain，“基于无线传感器网络的铁路安全系统:最新进展”国际计算机应用杂志(0975 - 8887)卷96 - 25号，2014年6月。
  10. Guruprasad Patil和dr . r.r ajashekhar。，，“RFID Based Metro Train System”International Journal of Advancements in Research & Technology, Volume 3, Issue 5, May-2014.
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